1、碳纖維和碳納米管(CNT)都是復合材料有效的增強體，將兩者有效的結(jié)合，改善纖維與基體的界面性能，形成復合增強體，從而充分發(fā)揮碳纖維性能，同時可利用CNT的優(yōu)異力學、電學、熱學等特殊性能。然而，較高長徑比的納米碳管具有很高的表面能，在基體中非常容易發(fā)生纏結(jié)、團聚，分散性較差;目前的在碳纖維表面生長碳納米管的制備方法，雖然能解決CNT團聚等弊端，但是存在碳納米管與纖維表面的結(jié)合力較弱，容易從碳纖維表面脫落的問題，實際應用效果不理想，這些嚴重

2、阻礙了它們在復合材料領域中的應用。本文結(jié)合已有的利用固相碳源制備碳納米管的基礎，對碳纖維表面進行適當?shù)奶幚?，在助催化劑噻吩和水汽的作用下，在碳纖維表面牢固垂直生長碳納米管成為一條可行的途徑。
　　通過強酸處理碳纖維表面，纖維表面負載催化劑，在助催化劑噻吩和水汽的作用下，在一定溫度下在碳纖維表面牢固生長碳納米管，借助SEM、TEM、XRD、Raman、FT-IR等測試手段研究碳纖維和碳管的形貌結(jié)構(gòu)，觀測纖維表面生長的碳納米管直徑為2

3、0～150nm，長度可達幾微米。本實驗通過控制變量，較為系統(tǒng)地研究了酸處理、催化劑、反應溫度、反應時間以及水汽和噻吩通入量等因素對碳纖維表面牢固生長碳納米管的影響，從而獲得最佳實驗條件:碳纖維酸處理時間為1～2h，催化劑濃度為1～1.5mol/L，反應溫度為850℃，反應保溫時間2～3h，氮氣經(jīng)過噻吩的流量為40～60ml/min，經(jīng)過水的流量為100～120ml/L，最終在碳纖維生長出致密的、形貌較好的碳管。
　　根據(jù)所得的實驗

4、結(jié)果，推測出本實驗碳纖維表面生長碳納米管機理，主要過程:首先混酸處理后的碳纖維表面帶入大量含氧官能團以及大量活性高的碳原子，負載上催化劑。在反應升溫的過程中通催化劑被還原。隨著溫度升高，催化劑吸附硫原子降低熔點，形成熔融狀態(tài)，同時刻蝕纖維不斷滲入纖維表層，吸收溶解纖維表面活性較高的碳原子，以及其他的碳源，最終形成過飽和的碳-金屬熔融顆粒，在其表面析出按石墨層排列的碳原子，生長成碳納米管。
　　本實驗制備的CNT/CF單絲拉伸強度為

5、2.4～2.7GPa，保持原始纖維的67％～73％，電阻率約5.7×10-3～7.3×10-3Ω·cm，為原始碳纖維的2.75～3.5倍，且碳管越長，電阻率減小。石墨化后的長管碳纖維電阻率大幅度降低，約為原始碳纖維的50％。連續(xù)化生長碳納米管的碳纖維的單絲拉伸強度比原始碳纖維只降低14.6％，電阻率只增加了11.5％左右。長管碳纖維能夠有效提高其樹脂基復合材料(CFRP)的性能，其層間剪切強度提高10.15％，而層間電阻率只有原始碳纖維