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調控碳納米管分布制備結構/功能一體化先進高分子復合材料

將碳納米管引入高分子共混體系是實現復合材料高性能化與多功能化的有效途徑。該類復合材料既能發揮不同高分子組分間結構和性能優勢互補的特點，又能充分發揮碳納米管高強、高模、導電等優勢，復合材料在呈現優異機械性能的同時亦可呈現出特殊的功能特性。其中，碳納米管在共混物中的選擇性分布不僅會誘導共混物微觀結構和形態的演變，也為開發結構/功能一體化先進共混物復合材料提供了新的選擇，因而引起科學界與工業界的廣泛關注。

本綜述詳細總結了近年來高分子共混物/碳納米管復合材料的研究進展。首先介紹了影響碳納米管在共混物中選擇性分布的熱力學和動力學因素，熱力學因素包括碳納米管與聚合物的相互作用參數，動力學因素包括碳納米管自身特性、共混加工工藝（混合順序、混合時間、剪切速率等）；其次介紹了碳納米管對共混物的相形態（相容性、相分離、相轉變）、流變行為、結晶行為等的影響；最后，從結構化和功能化的角度系統梳理了碳納米管的選擇性分布與共混物復合材料的性能（機械性能、導電性能、傳感性能、形狀記憶性能、電磁屏蔽性能、介電性能等）之間的關聯，并指出該領域的挑戰和機遇。

圖1：碳納米管在共混物中的選擇性分布及其對共混物復合材料結構和性能的影響。

圖2：碳納米管在不相容共混物中選擇性分布的五種狀態及其相應的優異性能。(a)碳納米管選擇性分布于雙連續共混物的連續相中，(b)碳納米管選擇性分布于海島結構共混物的分散相中，(c)碳納米管選擇性分布于海島結構共混物的連續相中，(d)碳納米管選擇性分布于海島結構共混物的兩相界面處，(e)碳納米管選擇性分布于雙連續共混物的兩相界面處。