.png)
.png)
Послать статью по эл. почте 
ЭФФЕКТИВНОЕ ДИСПЕРГИРОВАНИЕ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ AL2O3
https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-3-153-158
Аннотация
Композиты на основе Al2O3, армированные многостенными углеродными нанотрубками (МУНТ/Al2O3), получены горячим прессованием, исследованы их механические свойства. Добавка МУНТ в количестве 1,5 мас. % в матрицу Al2O3 значительно повышает предел прочности при изгибе (403,6 МПа) и трещиностойкость (4,21 МПа·м1/2) композитов, что эквивалентно одновременному увеличению этих показателей на 38 и 35 % соответственно. Установлено, что в структуре композитов МУНТ/Al2O3 МУНТ однородно диспергированы и прочно встроены в матрицу Al2O3 благодаря электростатическому взаимодействию между МУНТ и Al2O3. В результате этого достигается значительное повышение прочности на изгиб и трещиностойкости. Основной механизм упрочнения композитов ― выдергивание МУНТ из матрицы, образование мостиковых связей МУНТ и отклонение трещин.
Об авторах
Янмин ЧэньКитай
И Фен
Китай
Юйцин Ван
Китай
Фэй Мо
Китай
Ган Цянь
Китай
Дунбо Юй
Китай
Вэньхун Лю
Россия
Сюэбинь Чжан
Китай
Список литературы
1. Ohnabe, H. Potential application of ceramic matrix composites to aero-engine components. Part A / H. Ohnabe, S. Masaki, M. Onozuka [et al.] // Appl. Sci. Manuf. ― 1999. ― Vol. 30. ― P. 489‒496.
2. Ighodaro, O. L. Fracture toughness enhancement for alumina systems: a review / O. L. Ighodaro, O. I. Okoli // Int. J. Appl. Ceram. Technol. ― 2008. ― № 5. ― P. 313‒323.
3. Zhou, O. Materials science of carbon nanotubes: fabrication, integration, and properties of macroscopic structures of carbon nanotubes / O. Zhou, H. Shimoda, B. Gao [et al.] // Acc. Chem. Res. ― 2002. ― Vol. 35. ― P. 1045‒1053.
4. Salvetat, J. P. Elastic modulus of ordered and disordered multiwalled carbon nanotubes / J. P. Salvetat, A. J. Kulik, J. M. Bonard [et al.] // Adv. Mater. ― 1999. ― Vol. 11. ― P. 161‒165.
5. Salvetat, J. P. Mechanical properties of carbon nanotubes / J. P. Salvetat, J. M. Bonard, N. Thomson [et al.] // Appl. Phys., A. ― 1999. ― Vol. 69. ― P. 255‒260.
6. Walters, D. Elastic strain of freely suspended singlewall carbon nanotube ropes / D. Walters, L. Ericson, M. Casavant [et al.] // Appl. Phys. Lett. ― 1999. ― Vol. 74. ― P. 3803‒3805.
7. Ruoff, R. S. Mechanical and thermal properties of carbon nanotubes / R. S. Ruoff, D. C. Lorents // Carbon. ― 1995. ― Vol. 33. ― P. 925‒930.
8. Vaccarini, L. Mechanical and electronic properties of carbon and boron–nitride nanotubes / L. Vaccarini, C. Goze, L. Henrard [et al.] // Carbon. ― 2000. ― Vol. 38. ― P. 1681‒1690.
9. Iijima, S. Structural flexibility of carbon nanotubes / S. Iijima, C. Brabec, A. Maiti, J. Bernholc // J. Chem. Phys. ― 1996. ― Vol. 104. ― P. 2089‒2092.
10. Huang, J. Superplastic carbon nanotubes / J. Huang, S. Chen, Z. Wang [et al.] // Nature. ― 2006. ― Vol. 439. ― P. 281.
11. Iijima, S. Helical microtubules of graphitic carbon / S. Iijima // Nature. ― 1991. ― Vol. 354. ― P. 56‒58.
12. Treacy, M. Exceptionally high Young's modulus observed for individual carbon nanotubes / M. Treacy, T. Ebbesen, J. Gibson // Nature. ― 1996. ― Vol. 381. ― P. 678‒680.
13. Salvetat, J. P. Elastic and shear moduli of singlewalled carbon nanotube ropes / J. P. Salvetat, G. A. D. Briggs, J. M. Bonard [et al.] // Phys. Rev. Lett. ― 1999. ― Vol. 82. ― P. 944.
14. Yu, M. F. Tensile loading of ropes of single wall carbon nanotubes and their mechanical properties / M. F. Yu, B. S. Files, S. Arepalli, R. S. Ruoff // Phys. Rev. Lett. ― 2000. ― Vol. 84. ― P. 5552.
15. Yu, M. F. Strength and breaking mechanism of multiwalled carbon nanotubes under tensile load / M. F. Yu, O. Lourie, M. J. Dyer [et al.] // Science. ― 2000. ― Vol. 287. ― P. 637‒640.
16. Ajayan, P. M. Single-walled carbon nanotube– polymer composites: strength and weakness / P. M. Ajayan, L. S. Schadler, C. Giannaris, A. Rubio // Adv. Mater. ― 2000. ― Vol. 12. ― P. 750‒753.
17. Curran, S. A. A composite from poly (m-phenylenevinyleneco-2,5-dioctoxy-p-phenylenevinylene) and carbon nanotubes: A novel material for molecular optoelectronics / S. A. Curran, P. M. Ajayan, W. J. Blau [et al.] // Adv. Mater. ― 1998. ― Vol. 10. ― P. 1091‒1093.
18. Sandler, J. Development of a dispersion process for carbon nanotubes in an epoxy matrix and the resulting electrical properties / J. Sandler, M. Shaffer, T. Prasse [et al.] // Polymer. ― 1999. ― Vol. 40. ― P. 5967‒5971.
19. Ma, R. Processing and properties of carbon nanotubes–nano-SiC ceramic / R. Ma, J. Wu, B. Wei [et al.] // J. Mater. Sci. ― 1998. ― Vol. 33. ― P. 5243‒5246.
20. Laurent, C. Carbon nanotubes–Fe–Alumina nanocomposites. Part II. Microstructure and mechanical properties of the hot-pressed composites / C. Laurent, A. Peigney, O. Dumortier, A. Rousset // J. Eur. Ceram. Soc. ― 1998. ― Vol. 18. ― P. 2005‒2013.
21. Wang, X. Contact-damage-resistant ceramic/singlewall carbon nanotubes and ceramic/graphite composites / X. Wang, N. P. Padture, H. Tanaka // Nat. Mater. ― 2004. ― № 3. ― P. 539‒544.
22. Wei, T. A new structure for multi-walled carbon nanotubes reinforced alumina nanocomposite with high strength and toughness / T. Wei, Z. Fan, G. Luo, F. Wei // Mater. Lett. ― 2008. ― Vol. 62. ― P. 641‒644.
23. Ahmad, I. Multi-walled carbon nanotubes reinforced Al2O3 nanocomposites: Mechanical properties and interfacial investigations / I. Ahmad, M. Unwin, H. Cao [et al.] // Compos. Sci. Technol. ― 2010. ― Vol. 70. ― P. 1199‒1206.
24. Zhang, S. C. Pressureless sintering of carbon nanotube–Al2O3 composites / S. C. Zhang, W. G. Fahrenholtz, G. E. Hilmas, E. J. Yadlowsky // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2010. ― Vol. 30. ― P. 1373‒1380.
Дополнительные файлы
Для цитирования: Чэнь Я., Фен И., Ван Ю., Мо Ф., Цянь Г., Юй Д., Лю В., Чжан С. ЭФФЕКТИВНОЕ ДИСПЕРГИРОВАНИЕ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ AL2O3. Новые огнеупоры. 2017;(3):153-158. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-3-153-158
For citation: Chen Y., Feng Y., Wang Y., Mo F., Qian G., Yu D., Liu W., Zhang X. WELL-DISPERSION OF CARBON NANOTUBES FOR THE GREATLY ENHANCED MECHANICAL PROPERTIES OF ALUMINA-BASED COMPOSITES. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2017;(3):153-158. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-3-153-158
Обратные ссылки
- Обратные ссылки не определены.