1、碳是地球上最基本且含量最豐富的元素之一。碳材料是一種從零維到三維都可以穩(wěn)定存在的物質(zhì)。零維球狀結(jié)構(gòu)的納米碳球，一維管狀結(jié)構(gòu)的碳納米管和二維層狀結(jié)構(gòu)的石墨烯憑借其優(yōu)異的熱學(xué)，力學(xué)和摩擦學(xué)性能，已成為二十一世紀(jì)的研究熱點(diǎn)。然而，對(duì)于這三種碳材料的系統(tǒng)研究很少。目前，大多數(shù)研究者認(rèn)為納米碳材料以填料的形式加入到聚合物基體中能夠有效的改進(jìn)聚合物性能。雖然聚酰亞胺是一種多方面都具有良好性能的聚合物材料，但是單一的聚酰亞胺的性能還未能滿足在嚴(yán)苛環(huán)境

2、下人們的要求，因此將納米碳材料加入到聚酰亞胺基體中，成為一種提高聚酰亞胺性能的最有效的方法。
　　本研究以原位聚合的方法制備出了聚酰亞胺/碳球，聚酰亞胺/酸化的多壁碳納米管和聚酰亞胺/氧化石墨烯三種納米復(fù)合材料。對(duì)比研究了納米碳球，酸化的多壁碳納米管和氧化石墨烯三種增強(qiáng)體的加入對(duì)聚酰亞胺復(fù)合材料的拉伸性能，熱學(xué)性能和在不同條件下的摩擦學(xué)性能的影響。其主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1)通過水熱法制備出尺寸均一的納米碳球，其表面上被引

3、入許多羥基基團(tuán)易與聚酰胺酸上的羧酸基團(tuán)反應(yīng)形成共價(jià)鍵，使得碳球在聚酰亞胺基體中的分散性被提高?？疾炝司埘啺?碳球納米復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)碳球的加入能夠有效的提高聚酰亞胺的耐磨性。與干摩擦相比，聚酰亞胺/碳球納米復(fù)合材料在海水條件下具有較低的摩擦系數(shù)，但有較高的磨損率。同時(shí)，與純的聚酰亞胺相比，聚酰亞胺/碳球納米復(fù)合材料具有更優(yōu)異的拉伸性和較差的熱穩(wěn)定性。
　　2)通過混酸法對(duì)多壁碳納米管表面進(jìn)行有機(jī)功能化處理，有利于酸化的

4、多壁碳納米管與聚酰胺酸上的胺基基團(tuán)反應(yīng)形成共價(jià)鍵，解決了酸化的多壁碳納米管在聚酰亞胺基體中的分散問題。此外，聚酰亞胺/酸化的多壁碳納米管納米復(fù)合材料也展現(xiàn)出較好的拉伸性、熱穩(wěn)定性和摩擦學(xué)性能，且明顯優(yōu)于聚酰亞胺/碳球納米復(fù)合材料。由于酸化的多壁碳納米管的加入，使得聚酰亞胺的耐磨性得到明顯的提高。聚酰亞胺/酸化的多壁碳納米管納米復(fù)合材料在海水下的摩擦系數(shù)和磨損率都是要低于干摩擦下的情況。
　　3)由于氧化石墨烯上的羧基和羥基基團(tuán)易與

5、聚酰胺酸上的胺基基團(tuán)和羧酸基團(tuán)反應(yīng)形成共價(jià)鍵，因而通過Hummer's法制備出的含有多種含氧官能團(tuán)的氧化石墨烯在聚酰亞胺基體中的分散性被明顯提高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明添加氧化石墨烯能夠提高復(fù)合材料的拉伸性，同時(shí)有效的改善聚酰亞胺的熱穩(wěn)定性。聚酰亞胺/氧化石墨烯納米復(fù)合材料的拉伸性能和熱學(xué)性能要優(yōu)于聚酰亞胺/酸化的多壁碳納米管納米復(fù)合材料。此外，氧化石墨烯的加入能夠有效的提高聚酰亞胺的耐磨性。由于海水良好的潤(rùn)滑作用，聚酰亞胺/氧化石墨烯納米復(fù)合材