常利武，孙玉周，杨林峰

（中原工学院，郑州450007）

碳纳米管的力学特性及其在改善水泥基材料性能中的应用

常利武，孙玉周，杨林峰

（中原工学院，郑州450007）

通过理论分析和数值模拟研究了碳纳米管的力学性能参数和其在轴向压缩以及弯曲荷载作用下的屈曲行为，并进行了用碳纳米管提高水泥基复合材料强度和韧性等力学性能的实验．结果表明：当好的分散效果被获得后，水泥基复合材料的强度和韧性可以得到明显的改善，而碳纳米管容易发生屈曲的特性是影响其作为理想增强材料的一个内在原因．

碳纳米管；强度；韧性；水泥基材料

碳纳米管是日本科学家在1991年发现的一种中空管状纳米结构［1］，它重量轻，六边形结构连接完美，具有十分优异的力学、电磁学和化学性能．在力学性能方面，碳纳米管的强度和韧性极高，弹性模量也极高（E＝1～8 TPa），与金刚石的模量几乎相同，为已知的最高材料模量，约为钢的5倍；其弹性应变可达5%，最高12% ，约为钢的60倍，而密度只有钢的几分之一；其断裂应变可达10%～30%［2］．碳纳米管无论是强度还是韧性，都远远优于任何纤维．将碳纳米管作为复合材料的增强体，可表现出良好的强度、韧性、抗疲劳性及各向同性等特征．本文的主要目的是研究碳纳米管在提高水泥基复合材料力学性能中的应用，并从碳纳米管的力学特性和实验环节2方面分析影响其应用效果的因素．

分析碳纳米管的力学特性对于研究其在复合材料中……