《表1 PVDF基复合材料的力学性能数据》

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《多尺度功能性填料PVDF基纳米复合材料的制备和性能》

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图6给出了纯PVDF和PVDF基介电纳米复合材料的力学性能，具体数据列于表1。由表1可见，随着MWCNTs-1的加入，MWCNTs-1/PVDF纳米复合材料的拉伸强度（Ts）和弹性模量（Em）都逐渐提高，而断裂伸长率（e）逐渐降低。其原因是，填料的加入限制了PVDF分子链的运动。填料的含量越高分子链的运动越困难，在外力作用下容易产生应力集中而使材料的e降低。MWCNTs具有优良的力学性能，对复合材料有明显的增强作用。由图6a可见，MWCNTs-1含量为5wt.%的复合材料其Ts和Em分别达57.8 MPa和503 MPa。BT-10/PVDF纳米复合材料中的Ts和Em随着BT-10的增加先增后减，BT-10含量为16%的材料其Ts和Em达到最大值56.3 MPa和1046 MPa。继续提高BT-10含量将使力学性能降低，因为高含量的填料不易在基体中均匀分散，形成应力集中点而导致拉伸强度降低、韧性变差和e下降。根据对MWCNTs-1/PVDF和BT-10/PVDF纳米复合材料空白试验结果的分析，固定MWCNT含量为5%，BT含量为16%，制备出四种不同尺度的介电填料BT-A/MWCNTs-B，其对应的PVDF基复合材料的力学性能数据列于表1。BT的直径为100 nm、MWCNTs的直径为20～40 nm的复合材料，其拉伸强度和弹性模量达到最大值57.7 MPa和1226 MPa。根据SEM观察结果分析，大尺度的纳米杂化填料在基体中分散更为均匀，填料与填料之间更容易传递载荷，使纳米复合材料的力学性能提高。