La recherche sur la technologie des nouveaux matériaux est d'attirer l'attention des études de partout dans le monde. Des développements sont en cours pour améliorer les propriétés des matériaux et également de trouver des précurseurs alternative qui peut conférer des propriétés souhaitables sur les matériaux. Un grand intérêt a récemment développé dans le domaine des matériaux nanostructurés de carbone. Les nanostructures de carbone deviennent d'une importance commerciale considérable avec intérêt de plus en plus rapidement au cours de la décennie ou ainsi depuis la découverte du fullerène, nanotubes de carbone, et nanofibres de carbone. Nanotubes de carbone Les nanotubes de carbone (NTC) présentent des propriétés uniques mécaniques, électroniques et magnétiques, qui les ont amenés à être largement étudiée [1-3]. NTC sont probablement les plus forts des substances qui ne sera jamais exister avec une résistance à la traction supérieure à l'acier, mais seulement un sixième du poids de l'acier [4]. Iijima (1991) a découvert les nanotubes de carbone (NTC) en utilisant la méthode de décharge d'arc [5,6]. Suite à cette découverte, un certain nombre de projets de recherche scientifique ont été lancés et une variété de méthodes ont été utilisées pour synthétiser des nanotubes de carbone, à savoir, une décharge d'arc, la vaporisation laser [7] et dépôt de vapeur chimique catalytique des hydrocarbures [8-10]. Depuis liaisons carbone-carbone covalentes sont une des plus fortes dans la nature, une structure basée sur un arrangement parfait de ces obligations orientée selon l'axe des nanotubes produirait un matériau extrêmement forte. Les nanotubes sont des structures solides et résistants qui peuvent être pliés et étirées en des formes, sans défaillance structurale catastrophique dans le nanotube [11, 12]. Le module d'Young et rival résistance à la traction celle du diamant (1 Tera Pascal et ~ 200 Giga Pascal, respectivement) [13]. Nanotubes de carbone en renfort dans les matériaux composites Cette magnifique propriété de la résistance mécanique de ces structures permet d'être utilisé comme matériaux de renforcement possibles. Tout comme la technologie actuelle en fibre de carbone, ces nanotubes permettrait de renforcer des matériaux très solides et légers pour être produite. Ces propriétés des nanotubes de carbone a attiré l'attention des scientifiques dans tous les coins du monde parce que leur capacité élevée d'absorption de la charge qui est appliquée aux matériaux nanocomposites [11-13]. Carbone à parois multiples à base de nanotubes de nanocomposites Cette étude Nanotubes de carbone multi-parois (MWNT) sera utilisé pour préparer le caoutchouc naturel (NR) nanocomposites. Notre premier effort pour atteindre nanostructures dans MWNT / NR nanocomposites sera formé par l'incorporation de nanotubes dans une solution de polymère et ensuite évaporer le solvant. En utilisant cette technique, les nanotubes vont être dispersés de façon homogène dans la matrice NR dans une tentative d'augmenter les propriétés mécaniques de ces nanocomposites. Les propriétés des matériaux composites tels que résistance à la traction, module de traction et allongement à la rupture ont été étudiés. Expérimentale Le réacteur CVD FC-a été conçu pour produire des CNF et la CNT. La production de nanofibres de carbone / nanotubes dans le présent travail a été réalisé dans un réacteur tubulaire horizontal. Le réacteur horizontal est un tube en quartz de 50 mm de diamètre et 900 mm de longueur, chauffé par l'élément de carbure de silicium. Deux fioles coniques reliés les uns aux autres avec un tube en plastique isolant, l'un d'eux pour la source d'hydrocarbures et l'autre pour la source de catalyseur ont été placés avant que le réacteur tubulaire. Ils étaient reliés au réacteur par un tube inox voler. Le flacon, qui contient le catalyseur, a été placé sur un manteau de chauffage avec un régulateur de température. Deux types de gaz ont été utilisés dans ce système, l'hydrogène a été utilisé comme gaz de réagir et de l'argon pour flasher l'air du système, et les deux d'entre eux ont été contrôlés par un débitmètre. Un condenseur a été placé après le réacteur pour refroidir la température de sortie des gaz et matériaux piégés comme indiqué dans les schémas et la photo de la figure 1.  | Figure 1. Schéma de principe d'modifiés CF-CVD. |
Les nanotubes de carbone ont été ajoutées au caoutchouc naturel comme matière de charge. Le caoutchouc naturel, qui a été utilisée dans cette étude, est une viscosité constante en caoutchouc standard Malaysian 60 (SMR CV 60). La préparation des nanocomposites a été réalisée en utilisant un procédé de moulage à l'aide de solvant toluène comme solvant. Les quantités ajoutées des nanotubes de carbone ont été de 1, 3, 5, 7 et 10% en poids de 10 grammes du poids total. Le processus de fabrication du caoutchouc naturel / nanotubes comme matériau nanompcosite répartis dans les quatre processus suivants. Dispersion des nanotubes Cette phase implique la dissolution / dispersion des nanotubes de carbone dans un solvant (dans ce cas, le toluène), afin de démêler les nanotubes qui généralement ont tendance à s'accrocher ensemble et former des grumeaux, qui deviennent très difficiles à traiter. Pour cela, une certaine quantité de nanotubes de carbone ou nanofibres a été ajouté à une quantité spécifique de solution de toluène après avoir soigneusement pesé (afin de maintenir un ratio poids spécifique des nanotubes dans la solution). Cette solution a été encore soniquée à l'aide d'un sonicateur sonde mécanique (Branson Sonifier), capable de vibrer à des fréquences ultrasoniques afin d'induire une dispersion efficace des nanotubes ou nanofibres. Pour cette étude, différentes solutions ont été préparées CNT (CNT contenant des ratios de poids différentes): i) 1% en poids contenant NTC dans 10 ml de solution de toluène ii) 3 NTC% en poids dans 10 ml de solution de toluène iii) 5% en poids de NTC dans 10 ml de solution de toluène iv) 7 NTC% en poids dans 10 ml de solution de toluène v) 10% en poids NTC dans 10 ml de solution de toluène. Dissolution de la gomme Cette étape implique la dissolution du caoutchouc dans un solvant organique approprié (toluène). Un montant spécifique de caoutchouc (dans ce cas, g 10) pesé à l'aide d'un équilibre a été ajouté à une certaine quantité de solvant organique (500 ml de toluène) maintenant ainsi un ratio de caoutchouc souhaitée poids. Ce mélange a été agité et maintenu pour une durée certain temps jusqu'à ce que le caoutchouc devient uniformément dissoute dans le solvant. Mélange de caoutchouc avec solution de nanotubes C'est l'étape finale du processus de préparation de fondre et implique essentiellement un mélange complet des solutions préparées dans les première et deuxième étapes, résultant en une solution qui se compose d'un bon mélange de nanotubes dans le caoutchouc. Pressage et en analysant l'échantillon Le matériel nancomposite (caoutchouc avec NTC) a été pressé en utilisant la presse à chaud et coupés en formes standard. Les échantillons ont ensuite été caractérisés et les propriétés mécaniques mesurées. Résultats et discussion La production de nanotubes de carbone multi mur (NTC) Dans ce travail de recherche, MWCNTs ont été produites par l'aide flottante catalyseur dépôt de vapeur chimique (CVD CF-). Pour produire ces matériaux en carbone, les atomes de carbone se lient à la présence de fer (Fe) catalyseur. Le fer (Fe) catalyseur, sous forme de particules a été obtenu à partir de la décomposition du ferrocène. Les atomes de carbone produit par la fissuration du benzène C 6 H 6 a servi de matières premières. Le produit a été recueilli à partir de la paroi du réacteur et les bateaux en céramique, qui ont été placés au centre de la chambre de réaction. L'étude des effets de chaque paramètre clé sur le rendement, la pureté, diamètre moyen et la distribution de la matière carbonée sont discutés, cependant davantage l'accent sur les NTC ont été placés et à un moindre degré CNFS en raison de leur importance industrielle et d'application plus large. Les conditions de production des nanotubes de carbone pur ont été fixés à 850 ° C la température de réaction, le débit d'hydrogène 300 45min de temps ml / min et la réaction. Les diamètres des nanotubes de carbone ont été variées de 2 nm à 30 nm et la durée moyenne était à 70 um. Caractérisation MEB Les nanotubes de carbone résultante ont été caractérisées par MEB abondamment. La figure 1 montre typiquement des images MEB de nanotubes de carbone. Haute pureté, un tableau de nanotubes de carbone ont été observées dans la figure 1. L'observation MEB montre que ces nanotubes de carbone sont des dizaines de microns de long (jusqu'à 50 microns) avec un diamètre uniforme. La morphologie en vrac des nanotubes de carbone longs film comme et orienté. Cependant, les images montrent que les produits sont propres, sauf pour certaines impuretés des nanoparticules.   | Figure 2. Images MEB de nanotubes de carbone de réaction de température de 850 ° C, débit d'hydrogène de 300 ml / min et 45min de temps de réaction. |
Caractérisation TEM TEM a été réalisée afin de caractériser la structure de nanotubes (figure 2). Pour préparer des échantillons TEM, un peu d'alcool a été larguée sur le film de nanotubes, puis, ces films ont été transférés avec une paire de pince à épiler pour une recouvert de carbone grille de cuivre. Les images TEM de nanotubes sont présentés dans la figure 3 (a). Il est évident, à partir des images que tous les nanotubes sont creux et de forme tubulaire. Dans certains de ces images, les particules de catalyseur peut être vu à l'intérieur des nanotubes. Images TEM indiquent que les nanotubes sont de haute pureté, avec une distribution de diamètre uniforme et ne contiennent pas de déformation de la structure. Alors que la figure 3 (b) montre le microscope électronique à transmission à haute résolution (HRTEM) des nanotubes de carbone. Il montre qu'une structure hautement ordonnée cristalline de la CNT est présente. Les franges claires de feuilles de graphite sont bien séparés par 0,34 nm et aligné avec un angle incliné d'environ 2 ° vers l'axe du tube.   | Figure 3. Images TEM des nanotubes de carbone (a) basse résolution (b) à haute résolution. |
Nanotubes de carbone / Nanocomposites caoutchouc naturel Dans ce travail de recherche, les nanotubes de carbone ont été utilisés comme une interface de nano-renforcement dans une avancée commerciale de carbone / caoutchouc composite et c'est la première fois un tel travail n'a été rapporté. Les prédictions théoriques sur les propriétés mécaniques des nanotubes de carbone comme décrit ci-dessus, en particulier leurs forces prédit élevé (de l'ordre de 60 GPa) et des modules (~ 1 TPA), de les rendre attrayants les candidats comme un matériau de remplissage de renfort dans les polymères à base de composites structuraux. Les premiers travaux expérimentaux sur les nanotubes de carbone renforcé de la CNT-NR a montré que forte augmentation du module de la force efficace et peut être obtenue avec l'ajout de petites quantités de nanotubes de carbone. Observations TEM La dispersion des nanotubes de carbone dans le CV60 SMR a été caractérisée par microscopie électronique à transmission (MET). Une coupe mince d'environ 100 nm a été coupé avec un couteau diamant à -120 ° C pour observer la dispersion des nanotubes de carbone à l'intérieur du caoutchouc. Dans la figure 4 (a) à court et long NTC sont vus. Il a été montré dans cette figure que les NTC sont réparti de façon homogène dans la matrice SMR CV60. Toutefois, les NTC sont ouverts aux deux extrémités lors de la dispersion des NTC dans le toluène, en utilisant des vibrations de fréquence ultrasonique et pendant le mélange des nanotubes de carbone dans le CV60 SMR par agitation mécanique. La distance entre les NTC dans la matrice est large et qui les rend bien orientée avec une interaction d'interface peu entre eux. La taille de la CNT dans le TEM montre diamètre variable de 2-20nm et en variant la longueur, qui peut être soit court ou long. Figure 4 (b) montre l'image d'un NTC 3% en poids, dispersées dans la matrice, les orientations de la CNT dans le CV60 SMR était devenu moins orienté et plus aléatoire. La figure montre également que les NTC sont ouverts à la fin. Figure 4 (c, d et e) montre les nanotubes de carbone dans le CV SMR 60 à 5, 7 et 10% en poids respectivement. Les chiffres indiquent également que l'orientation de la CNT joue un rôle très important dans le stress et la tension de la matrice. Un autre facteur jugé important sur les propriétés mécaniques est le ratio d'aspect, si le ratio d'aspect est élevée, la résistance du matériau augmente.    | Figure 4. Image MET de NTC au SMR CV60 (a) 1% en poids de NTC (b) 3% en poids de NTC (c) 5% en poids de NTC (d) 7% en poids de NTC et (e) 10% en poids de NTC. |
La courbe contrainte-déformation des pourcentages différents de nanotubes de carbone pur (1, 3, 5, 7 et 10% en poids de NTC) avec SMR CV60 est présenté dans la figure 5. La résistance à la traction augmente radicalement la quantité de NTC augmente la concentration. La tendance générale est que le niveau de stress est augmentée par l'ajout de NTC qui joue le rôle d'armature. De ces résultats, on déduit que l'effet de renforcement des nanotubes de carbone est très marquée. Comme la teneur en NTC dans les augmentations de caoutchouc, le niveau de stress augmente graduellement, mais en même temps, la souche de la baisse des nanocomposites.  | Figure 5. Contrainte-déformation du SMR CV60 avec un pourcentage différent de NTC. |
L'augmentation du niveau de stress était dû à l'interaction entre les NTC et le caoutchouc. Une bonne interface entre le CNT et le caoutchouc est très important pour un matériau à résister au stress. Comme décrit ci-dessus NTC sont des matériaux extrêmement forte par rapport à d'autres types de charges, rendant ainsi de bons candidats comme nanocharges. Sous charge, la matrice répartit la force de la CNT qui portent les plus de la charge appliquée. Effet de la CNT sur le module de Young du SMR CV 60. Le même phénomène a été observé pour le module d'Young. Le module d'Young des composites normalisée avec celle de la matrice pure est présenté dans la figure 6. Le résultat a indiqué que les Young Module augmenté avec une augmentation du montant de la CNT dans la formulation. Cependant, à 1 et 3% en poids de NTC, l'incrément du module n'est pas aussi élevé que celui de la résistance à la traction. La même valeur du module et de résistance à la traction ont été observés à 5% en poids de NTC. Bien à 7 et 10% en poids du module a été plus élevé que la résistance à la traction.  | Figure 6. Module de Young du SMR CV60 au pourcentage différent de NTC. |
Effet de la CNT sur l'absorption d'énergie du SMR CV 60 Les figures 7 montre la ténacité du nanocomposite et considère la quantité d'énergie nécessaire à la rupture d'un matériau. La figure montre que, en augmentant la quantité de NTC dans le SMR CV60 l'énergie d'absorption nécessaire à la rupture du matériau augmente. Depuis force est proportionnelle à la force nécessaire pour briser l'échantillon, et la souche est mesuré en unités de distance (par exemple, la distance de l'échantillon est étiré), puis la force fois souche est proportionnelle à la distance vigueur moments qui à son tour est égale à l'énergie à savoir: Force × souche ~ vigueur × = distance de l'énergie |