近年來作為材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，碳納米管受到各國(guó)科學(xué)家的高度重視，自從1991年Iijima教授宣布合成了碳納米管以來，它就以其優(yōu)異性能引起了人們深入地研究。環(huán)氧樹脂由于具有優(yōu)良的力學(xué)性能和物理性能，可作為涂料、膠粘劑、復(fù)合材料樹脂基體、電子封裝材料等。由于一般雙酚A型環(huán)氧樹脂固化后膠層較脆，對(duì)溫度敏感性較高，相應(yīng)地其力學(xué)性質(zhì)和熱學(xué)性質(zhì)也較低。因此可用力學(xué)性能極高的碳納米管材料增強(qiáng)是有現(xiàn)實(shí)意義的。碳納米管—環(huán)氧復(fù)合材料研究得到國(guó)際業(yè)界重視并取得成效。碳納米管有優(yōu)良的電學(xué)性能，其導(dǎo)電性根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同而異，它可以是導(dǎo)體也可以是半導(dǎo)體，甚至可以作成僅次于超導(dǎo)體。碳納米管有優(yōu)良的力學(xué)性能，它的拉伸強(qiáng)度達(dá)到50～200GPa，是鋼的100倍，密度卻只有鋼的1/6，其彈性模量最高達(dá)600GPa。
　　碳納米管是富勒烯其結(jié)構(gòu)與球烯和石墨類似，為sp2雜化的碳構(gòu)成的曲晶面，最短的C-C鍵長(zhǎng)為0.142 nm，長(zhǎng)徑比約為100～1000。若將它與其它有機(jī)高分子材料復(fù)合，可對(duì)基體起到強(qiáng)化作用。由于碳納米管的這些特性，現(xiàn)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于超級(jí)電容器、鋰離子電池場(chǎng)發(fā)射器、超級(jí)纖維，以及各類復(fù)合材料中。隨著碳納米管合成技術(shù)的日益成熟，工業(yè)化已成為可能，成本也能大幅度下降，探索和研究碳納米管/聚合物基復(fù)合材料更具有實(shí)踐意義。碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的應(yīng)用近年有很大發(fā)展。由于碳納米管優(yōu)良的物理化學(xué)特性，將它和環(huán)氧樹脂復(fù)合增強(qiáng)環(huán)氧樹脂的各項(xiàng)性能，可獲得性能優(yōu)良的碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。這種材料并不是有機(jī)相與無機(jī)相的簡(jiǎn)單加和，而是由碳納米管和環(huán)氧樹月旨在納米范圍內(nèi)結(jié)合形成，兩相界面間存在著較強(qiáng)或較弱的化學(xué)健，它們的復(fù)合將實(shí)現(xiàn)集無機(jī)、有機(jī)、納米粒子的諸多特異性能于一體的新材料。Puqlia D研究納米碳管對(duì)環(huán)氧樹脂反應(yīng)性的影響，發(fā)現(xiàn)納米碳管是一種強(qiáng)催化劑，使環(huán)氧樹脂的反應(yīng)溫度降低。
　　RenY研究單壁碳納米管增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基體的拉伸疲勞破壞，結(jié)果表明其疲勞曲線平坦，疲勞破壞強(qiáng)度是碳纖維環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的2倍，破壞斷面呈塑性變形，采用碳納米管可制備抗疲勞、高疲勞強(qiáng)度的復(fù)合材料。Soindler-Ranta Sean發(fā)現(xiàn)納米碳管在環(huán)氧樹脂中的分散狀態(tài)，強(qiáng)烈依賴于分散方法。Ajayan的研究表明碳納米管的柔韌性使得復(fù)合材料在破壞時(shí)，可以吸收能量而使環(huán)氧樹脂的強(qiáng)度提高。Hsiao將碳納米管分散在環(huán)氧樹脂中，制備石墨纖維環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，結(jié)果表明隨著碳納米管含量增加，復(fù)合材料的粘結(jié)性增強(qiáng)。 Butzloff，Peter采用有機(jī)蒙脫土(MMT)與碳納米管制備納米復(fù)合材料，碳納米管采用苯胺進(jìn)行表面處理，可防止在基體中的團(tuán)聚。Qiao YL采用碳納米管增強(qiáng)環(huán)氧樹脂/DDS基體，研究碳納米管的含量、環(huán)氧樹脂/固化劑比例、固化時(shí)間與溫度、冷卻速度等因素對(duì)該體系性能的影響。結(jié)果表明，碳納米管使環(huán)氧樹脂體系的各項(xiàng)性能大幅度提高。Allaoui A.采用柔韌性好的橡膠狀彈性環(huán)氧樹脂、碳納米管制備納米復(fù)合材料，研究碳納米管對(duì)環(huán)氧樹脂的導(dǎo)電性及應(yīng)力一應(yīng)變曲線的影響，結(jié)果表明，4%的碳納米管可使環(huán)氧樹脂的彈性模量與彎曲強(qiáng)度提高4倍，體積電阻率與表面電阻率降低。Penumadu采用低黏度環(huán)氧樹脂與純化碳納米管制備納米復(fù)合材料，研究其應(yīng)力一應(yīng)變行為，發(fā)現(xiàn)由于碳納米管呈束狀，環(huán)氧樹脂的力學(xué)性能提高幅度不大。
　　可見必須使碳納米管充分分散才會(huì)發(fā)揮作用。 Tiano采用自由基聚合方法，在碳納米管表面沉積聚甲基丙烯酸甲酯，制備環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料，研究結(jié)果表明，1%的納米碳管可使環(huán)氧樹脂的斷裂強(qiáng)度提高11%，靜態(tài)模量提高21%。以聚合物碳納米管復(fù)合材料為基礎(chǔ)，研究碳納米管的力學(xué)性能及其強(qiáng)化機(jī)制也是這方面研究的重要內(nèi)容。Schadler用拉伸和壓縮實(shí)驗(yàn)研究了MWNTs-環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的力學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)壓縮時(shí)彈性模量高于拉伸時(shí)的彈性模量，表明在壓縮條件下復(fù)合材料的載荷傳遞效力大于拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)的彈性模量。根據(jù)Raman光譜研究，在拉伸時(shí)只有MWNTs的外層對(duì)應(yīng)力傳遞起到了作用，而在壓縮條件下碳納米管的內(nèi)外層對(duì)應(yīng)力傳遞都有貢獻(xiàn)。 Wagner等研究了聚合物復(fù)合膜中MWNTs在拉仲下的斷裂行為，測(cè)得聚合物/碳納米管界面的應(yīng)力傳遞能力達(dá)到500MPa以上，至少比傳統(tǒng)的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料應(yīng)力傳遞能力高出10倍。最近Lourie研究了環(huán)氧樹脂中碳納米管的應(yīng)力傳遞行為，發(fā)現(xiàn)了環(huán)氧樹脂中相鄰碳納米管的斷裂簇，認(rèn)為復(fù)合材料的應(yīng)力傳遞和失效行為與復(fù)合材料的構(gòu)成和界面的本性有著密切的關(guān)系。TEM分析發(fā)現(xiàn)當(dāng)環(huán)氧樹脂聚合物中相鄰定向排列的碳納米管隨機(jī)斷裂時(shí)，周圍的應(yīng)力將傳遞到附近的碳納米管上，形成碳納米管的斷裂簇。
　　據(jù)中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)(www.epoxy-e.cn) 專家介紹，同時(shí)碳納米管/環(huán)氧樹脂界面可能存在相互化學(xué)作用。傳統(tǒng)的復(fù)合材料應(yīng)力集中概念和基體有效作用半徑理論，必須作一定的修改，以適合碳納米管聚合物復(fù)合材料。當(dāng)然目前的研究中還存在一些問題，主要是關(guān)于聚合物碳納米管的應(yīng)力傳遞機(jī)制和失效機(jī)理還不是很清楚，需要在理論和實(shí)驗(yàn)上作進(jìn)一步詳細(xì)地研究；同時(shí)尋找合適的表面處理方法，使碳納米管充分分散于環(huán)氧樹脂基體中，以制備高性能的納米復(fù)合材料也需努力。中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)(www.epoxy-e.cn) 專家表示，碳納米管具有獨(dú)特的物理力學(xué)性能，包括高強(qiáng)度、高模量，固有的柔韌性，使它成為具有優(yōu)良性能的環(huán)氧樹脂基體的理想增強(qiáng)材料。若將碳納米管通過一定的表面處理，良好地分散于環(huán)氧樹脂基體中，可使環(huán)氧樹脂的力學(xué)性能、電學(xué)性能大幅度提高。因此碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的研究將會(huì)有廣闊的發(fā)展前景。