碳纳米管增强陶瓷复合材料：性能提升与应用前景

碳纳米管增强陶瓷基复合材料研究与展望 碳纳米管因其独特的结构，如单壁碳纳米管(SWNTs)和多壁碳纳米管(MWNTs)，展现了卓越的力学性能，如极高的弹性模量、弯曲强度和拉伸强度。这些特性使得它们在耐火材料和复合材料领域具有巨大的潜力，有望显著提升陶瓷材料的力学和热学性能。然而，尽管碳纳米管拥有诸多优点，但在实际应用中仍面临一些挑战。 首先，碳纳米管的分散性问题是关键难题。由于其小的半径和大的长度，以及巨大的比表面积，碳纳米管容易形成团聚，难以均匀地分散在陶瓷基体中，这直接影响到复合材料的整体性能。 其次，界面结合是另一个需要解决的问题。碳纳米管表面活性较低，与基体材料的化学结合较弱，这可能导致界面强度不足，影响复合材料的负载传递和整体稳定性。 再者，制备过程中的结构蚀变也是一个不容忽视的问题。通过热压烧结或热等静压烧结等方式制备CNTs/陶瓷基复合材料时，高温可能会导致碳纳米管结构发生变化，这可能影响材料的最终性能。 为了克服这些问题，研究人员正在进行深入研究，探索新的分散策略，如表面改性、特殊处理工艺以提高碳纳米管与陶瓷基体的粘附性和相容性，以及优化烧结条件以最小化结构蚀变。此外，新型的复合制备技术，如溶液法、气相沉积等也被提出来，以期望实现更好的分散和界面结合。 未来的研究趋势将聚焦于开发更高效的分散方法，提高界面结合强度，同时寻求稳定化的碳纳米管结构，以充分发挥其在陶瓷基复合材料中的增韧、强化和导电等功能。碳纳米管增强陶瓷基复合材料有望在高温耐火材料、电子设备、能源存储等领域展现广阔的应用前景，推动科技进步。