多功能聚合物复合材料纳米材料的挑战与应用（第3卷）

　　《多功能聚合物复合材料（第3卷）》详细介绍了多功能纳米聚合物复合材料领域的研究进展，包括力学、界面和热物理性能，制造技术和表征方法。作者整理总结了在聚合物复合材料领域许多知名学者的研究成果，探讨了多功能聚合物复合材料领域的趋势。本卷分为10章，介绍了多功能纳米聚合物复合材料在不同领域的应用，包括碳纳米管复合材料在航空航天领域的应用；碳纳米管和石墨烯的多功能高分子复合材料的性能研究；碳纳米管/纤维多尺度复合材料的加工及在传感方面的应用；纳米树脂及多层纳米复合材料的挑战；含金属的纳米复合材料的光学性质；耐磨损的透明的多功能聚合物纳米涂料；锂离子电池纳米结构复合纤维阳极的静电纺丝制备；含ZnO纳米颗粒的多功能聚合物纳米复合材料的制备新方法；纳米微粒改性基体的聚合物复合材料的机械、电、传感性能；多尺度多层纳米复合材料的组装及在结构材料中的应用等方面。通过案例研究阐明了如何实现多功能纳米复合材料不同性能的组合，深入介绍了目前纳米复合材料的挑战与应用。 本卷系统地对多功能纳米复合材料进行了介绍，有案例分析，也有相关的专业知识。本卷是从事研究多功能纳米复合材料科技工作者的重要参考读物，可提供相关技术和实践的指导。本卷主要面向寻求解决新材料开发和特定应用方案的专业学者，也适合对多功能纳米复合材料领域感兴趣的科研人员和学生使用。

　　刘勇，北京化工大学机电工程学院副研究员，博士生导师，高分子纳米复合材料实验室负责人。主要从事高分子及纳米复合材料制备与应用等研究。在特种高性能塑料应用、橡胶制品性能提升、塑料产品配方及工艺开发、特种功能纤维成型、静电纺丝制备有机纳米纤维、常温无光净化甲醛、燃料电池隔膜制备、纳米微粒制备与应用等方面均有研究。迄今发表期刊文章81篇，会议报告25次，申请专利43项，其中授权29项。是Polymer，Polymer Engineering & Science、化工学报等10多种中外期刊审稿人。是中国化学会会员，中国复合材料学会高级会员，英国皇家化学会会员，美国化学会会员。 每年给不同专业的本科生讲授AutoCAD软件的使用，深受学生喜爱。每年指导多名本科生进行毕业设计，进行各种机械装置的装配图和零件图的绘制，所用绘图软件均是AutoCAD，拥有丰富的该软件使用经验。

第1章航空航天领域的多功能碳纳米管基纳米复合材料1
1.1引言1
1.2复合材料多尺度增强的系统图解5
1.3复合材料损伤容限的扩大10
1.4纳米增强复合材料的导电性17
1.5纳米复合材料多功能性示范23
1.6结论与展望31
参考文献32

第2章多功能多层纳米复合材料在汽车和航空领域的应用37
2.1引言37
2.2纳米树脂纳米复合材料40
2.2.1纳米树脂纳米复合材料的挑战40
2.2.2纳米树脂纳米复合材料用纳米材料41
2.3多层纳米复合材料47
2.3.1纳米粒子-纳米树脂多层纳米复合材料48
2.3.2纳米黏土-纳米树脂多层复合材料50
2.3.3纳米管/纳米片-纳米树脂多层纳米复合材料52
2.4多功能多层纳米复合材料53
2.4.1MHNs与毛绒纤维53
2.4.2MHNs与纳米刷54
2.4.3MHNs与纳米制剂56
2.5多尺度MHNs59
2.6结论60
参考文献61

第3章碳纳米管和石墨烯对聚合物复合材料多功能性的协同作用68
3.1前言68
3.2通过石墨烯氧化物片材来分散碳纳米管氧化物69
3.3分子动力学模拟72
3.4CNT-GO/PVA复合材料的力学性能74
3.5碳纳米管GO/环氧复合材料的力学性能77
3.6多功能性的CNT-GO/环氧复合材料81
3.7结论85
致谢85
参考文献85

第4章耐磨损的透明多功能聚合物纳米涂料88
4.1介绍88
4.2实验89
4.3结果与讨论89
4.3.1纳米颗粒在涂料样品中的分散度89
4.3.2纳米涂料样本的光学性质90
4.3.3纳米复合材料涂层的表面力学性能92
4.3.4纳米复合涂料的耐磨性94
4.3.5纳米复合涂料的腐蚀耐磨性95
4.4总结99
致谢99
参考文献100

第5章锂离子电池的高性能静电纺丝纳米结构复合纤维阳极102
5.1引言102
5.2碳104
5.2.1储锂机理104
5.2.2新型大容量电纺碳纳米结构106
5.3合金109
5.3.1硅109
5.3.2锡111
5.3.3锗111
5.4金属氧化物112
5.4.1锂合金反应机理112
5.4.2插入反应机理113
5.4.3转化反应机理115
5.5静电纺丝复合纤维阳极在实际电池中面临的挑战121
5.6结论121
致谢122
参考文献122

第6章自感碳纳米管复合材料的加工与表征128
6.1介绍：多功能碳纳米管复合材料128
6.2纳米管/纤维多尺度复合材料的加工131
6.2.1弥散/灌注的处理方法131
6.2.2直接混合的处理方法133
6.3碳纳米管-传感基复合材料136
6.3.1微损伤传感137
6.3.2局部冲击损伤传感140
6.3.3接头损伤传感143
6.3.4纳米管纤维和皮肤传感145
6.3.5热转换和热化学变化的原位传感145
6.4结论149
致谢150
参考文献150

第7章纳米复合材料的定制光学特性155
7.1功能性和多功能纳米复合材料155
7.2纳米结构在嵌入式聚合物中的结构156
7.3多功能纳米复合材料的应用158
7.4结论166
参考文献166

第8章多功能聚合物/ZnO纳米复合材料：可控分散与物理性能168
8.1引言168
8.2ZnO纳米颗粒的合成与表征169
8.2.1胶体ZnO纳米颗粒的制备与纯化169
8.2.2ZnO纳米颗粒的表征169
8.3无机分散剂的制备170
8.4直接溶液混合法171
8.4.1ZnO纳米颗粒与PMMA的溶液混合171
8.4.2直接混合在PMMA中的ZnO纳米颗粒的分散性表征171
8.4.3直接溶液混合所得PMMA/ZnO纳米复合膜的光学性能172
8.4.4直接溶液混合所得PMMA/ZnO纳米复合膜的热稳定性172
8.5片状纳米微粒辅助的混合法173
8.5.1ZnO纳米颗粒与ZrP片状纳米微粒在环氧树脂基体中的混合173
8.5.2ZrP片状纳米微粒辅助的ZnO纳米颗粒在环氧树脂基体中分散性的表征174
8.5.3可控纳米微粒分散的多功能环氧树脂/ZnO纳米复合材料的光学吸收175
8.5.4可控纳米微粒分散的多功能环氧树脂/ZnO纳米复合材料的光致发光性能178
8.5.5ZrP片状纳米微粒分散的多功能PMMA/ZnO纳米复合材料179
8.6结论182
致谢182
参考文献183

第9章纳米微粒改性基体的聚合物复合材料的新功能184
9.1引言184
9.2碳基纳米颗粒185
9.3纳米复合材料性能186
9.3.1力学性能186
9.3.2电性能187
9.3.3传感性能188
9.4纤维增强复合材料193
9.4.1碳纳米微粒填充基体的纤维增强聚合物193
9.4.2用纳米碳粒子改性基质传感199
9.5总结206
致谢206
参考文献206

第10章复合材料学：结构和组织工程用多尺度多层复合材料209
10.1引言209
10.2材料学：多层级多功能复合材料结构研究210
10.3多层纳米复合材料的特性213
10.3.1纳米和微米尺度的界面/界面层215
10.3.2不同尺度上的增强机理218
10.3.3粒子分散效应221
10.4多层复合材料超结构的组装技术227
10.4.1自组装227
10.4.2控制组装231
10.5纳米尺度的构建模块232
10.5.1合成纳米级构建模块的制备232
10.5.2POSS基纳米级构建模块234
10.5.3POSS的合成234
10.5.4POSS性能235
10.5.5聚合物中的POSS236
10.5.6纳米级构建模块自组装238
10.6结论239
参考文献240