《表1 不同混粉工艺制备Cu-1.0%CNTs复合材料的拉伸性能和电导率》

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《碳纳米管增强铜基复合材料的制备、力学性能及电导率》

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表1为3种不同混粉工艺对Cu-1.0%CNTs复合材料的拉伸性能和电导率的影响。可以看出，与高能球磨、分子水平法单一混粉工艺相比，混酸处理结合两步法混合工艺得到的复合材料的综合性能更优。分子水平法制备的Cu-1.0%CNTs复合材料的抗拉强度最高，约为380 MPa，而断后伸长率约为1.2%；高能球磨工艺制备得到的Cu-1.0%CNTs复合材料的抗拉强度和断后伸长率均较低；而采用两步混合工艺制备的Cu-1.0%CNTs复合材料强度和塑性分别为279 MPa、9.8%。这是因为传统的高能球磨制备的Cu-CNTs复合材料中CNTs的分布均匀性较差，也导致CNTs与基体之间的界面结合减弱。而采用分子水平法制备的复合材料中CNTs的分布更均匀，但是纳米粉体容易氧化，从而导致复合材料塑性的恶化。另外，采用混酸处理结合两步混合工艺制备的Cu-CNTs复合材料的电导率也具有明显的优势。这是因为本实验中的球磨工艺能量相对较低，部分CNTs仅被植入到Cu粉表面[19]，经过SPS烧结后，粉末颗粒的原始接触面通过颗粒表面附近的原子扩散转变为原子间的冶金结合，形成富含Cu-CNTs的晶界，而晶粒内部则变成富Cu区（如图4d），根据前期研究表明分布在晶界处的CNTs容易形成互为连通的网状结构，这能够减弱电子的散射以及电子与声子之间的相互作用[20，21]。经过混酸处理后，CNTs表面接入的含O官能团能够改善其与Cu基体之间的界面结合[10]，这也有利于电子在界面处的传递。另外，较低能量的球磨对Cu颗粒和CNTs的结构破坏程度也较小，因此电子在传输过程中因为缺陷导致的动量损耗就越少，材料的电导率也就越高。