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摘 要

碳纳米管（CNTs）应用领域十分广泛。由于其各项优异的性能，我们将其作为载体，包覆多巴胺制成一种近红外光响应的光热填料。通过不同波长的光的照射，探索不同波长对该光热填料的不同影响。利用近红外光安全、强度低、对人体危害小等优点作为激光源，尝试将热致分子运动自修复机理转成光致分子运动自修复机理。

本文以CNTs为载体，用三羟甲基氨基甲烷（Tris）调节pH，让不同组分的多巴胺物理包覆在碳纳米管，搅拌、离心、清洗、真空干燥制成光热填料。经过XPS能谱对其组合进行分析，TEM进行形貌观察，TGA分析样品热稳定性等。再以CNTs包覆后结果作为光热填料，以环氧树脂（DGEBA）为基体，间苯二甲胺（MXDA）为固化剂，旋涂成膜，用近红外光照射，做生热测试研究其变化。

由于CNTs制成的光热填料效果不佳，后期尝试采用SiC代替CNTs包覆多巴胺，制成光热填料。实验发现0.2g碳化硅，包覆0.2g多巴胺后能够明显吸收更多的近红外光。包覆多巴胺后，在近红外光1.5W/cm²光强密度的照射3分钟后，由碳化硅110℃升高至150℃以上。研究表明，碳化硅包覆多巴胺后能够明显的改变近红外对其的影响，能够制成一种好的光热填料，将热致分子运动自修复机理转成光致分子运动自修复机理。

关键词：碳纳米管 碳化硅 多巴胺 物理包覆 光热填料

Preparation of near infrared light responsive pHoto thermal filler

Abstract

Carbon nanotubes are widely used in the field of application.Due to its excellent properties, we have used it as a carrier to cover the dopamine into a kind of near infrared light response.Through the different wavelengths of light irradiation, explore the different wavelengths of the different effects of the light and heat filler.With the advantages of safety, low intensity, low damage to the human body as the laser source, the mechanism of the self repair mechanism of the thermal induced molecular motion is transferred into the self repairing mechanism.

In this paper, the carbon nanotubes as the carrier, with three hydroxyl methyl amino methane (Tris) to regulate the pH, so that the different components of the dopamine pHysical coated carbon nanotubes, stirring, centrifugation, cleaning, vacuum drying made of light and heat filler. After XPS energy spectrum analysis of its combination, TEM morpHology observation, TGA analysis of the sample thermal stability, etc.. Again with CNTs coated as a result of thermal filler, with epoxy resin (DGEBA) as matrix, m-pHenylene dimethylamine (MXDA) as curing agent, spin coating film, illuminated with near-infrared light, do heat test and research the change.

Due to the poor effect of the light and heat filler made of carbon nanotubes, the late try to use silicon carbide instead of CNTs coated dopamine, made of light and light. The experiment found that 0.2g silicon carbide, coated with 0.1g dopamine can obviously absorb more near infrared light. Dopamine coated in near infrared 1.5W/cm it intensity density irradiation after 3 minutes, composed of silicon carbide and 110 ℃ increased to 150 ℃or higher. Research on the surface of the silicon carbide coated dopamine can significantly change near infrared on the effects of to made a good pHoto thermal filler. The thermally induced molecular motion self repair mechanism turn into light induced self repair mechanism of molecular motion.

Keywords:Carbon nanotubes；silicon carbide；dopamine；pHoto thermal packing

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.2 填料的概述以及作用机理 1

1.2.1 填料的种类 1

1.2.2 填料的作用机理 1

1.2.3 填料的选用原则 2

1.3 碳纳米管 2

1.3.1 碳纳米管结构特征 2

1.3.2 碳纳米管性质 2

1.3.3 碳纳米管在聚合物中的应用 3

1.4 碳化硅 4

1.4.1 碳化硅性质 4

1.4.2 碳化硅种类 5

1.4.3 碳化硅在聚合物中的应用 5

1.5 多巴胺 7

1.6 包覆 8

1.6.1 包覆方法 9

1.6.2 多巴胺的包覆效果 10

1.7 本课题要研究的问题及采用的研究手段 11

第二章 实验部分 13

2.1 实验原料 13

2.2 实验仪器 13

2.3 实验测试及表征方法 14

2.3.1 材料结构表征 14

2.3.2 材料形貌表征 14

2.4 光热填料的制备 14

第三章 结果与讨论 16

3.1 沉降现象 16

3.2 CNTs包覆多巴胺的FT-IR(红外)分析 17

3.4 CNTs包覆多巴胺的生热测试 19

3.5 碳化硅制成光热填料的颜色变化 21

3.6 碳化硅制成光热填料的生热测试 22

第四章 结论与展望 24

4.1 结论 24

4.2 展望 24

参考文献 25

致谢 28

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

在聚合物涂层材料的使用过程中，涂层划痕损伤造成的腐蚀现象长久以来都是工业上很突出的问题。涂层上的划痕若不能尽早的得到修复，材料的稳定性、强度等性能都将产生一定的下降，包括一些其它的物理性能也会下降，导致材料的使用寿命减短，安全性下降，并且带来一定资源的浪费。因此，“自修复”涂层概念被人们提出，不需要通过人力的参与，就能够自动修复涂层表面损伤。

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