理論和實驗已證明碳納米管具有極高的強度、韌性和彈性模量，碳納米管在力學方面的應用主要是作為增強體來制備高強度的復合物。金屬基納米復合材料具有高比剛度，高比韌性，耐高溫，耐腐蝕，抗疲勞及導電導熱等功能特性，被廣泛地應用到航天航空、汽車、機械、化工和電子等領域，開發和應用金屬基納米復合材料一直是高新技術的重要內容之一。在復合物中如何讓碳納米管優異的力學性能得到充分的發揮是目前研究的重點。
由于碳納米管之間存在很強的范德華力，極易產生團聚，導致碳納米管在復合材料中很難均勻分散；而且，碳納米管是由單一的碳原子通過sp3雜化和sp2雜化組成，化學活性低，碳納米管的尺寸與金屬晶格相差較大，在制備復合材料時很難與金屬基體形成有效的界面結合。因此，傳統的金屬基復合物的制備方法對于碳納米管增強金屬基復合物的制備具有很大局限性。另外，雖然已經有一些關于碳納米管/金屬復合物的報道，但仍然缺乏有效手段用于表征金屬基復合物受到應力時復合物中碳納米管的微觀力學過程。最近，中科院物理研究所/北京凝聚態物理國家實驗室（籌）先進材料與結構分析實驗室“納米材料與介觀物理”研究組牛志強博士、周維亞研究員、解思深院士等人，對這些問題進行了深入研究。他們充分利用直接生長的自支撐碳納米管薄膜獨特的連續網絡結構、高電導率、高力學強度等特點（Nano Lett. 2007, 7, 2307），制備出了高強度碳納米管、銅基夾層結構復合薄膜。
利用浮動催化化學氣相沉積法直接生長的碳納米管薄膜是獨立無支撐的連續多孔結構，碳納米管管束之間以強度較高的Y型結點相連接，導電率比較高。他們以這種碳納米管薄膜作為模板，利用電沉積的方法制備出的碳納米管、銅金屬基夾層結構（Cu/SWCNT/Cu）復合薄膜表現出了優異的力學性質，實現了碳納米管優異力學性質在復合薄膜中的有效轉移。通過拉曼散射光譜原位分析應力作用下Cu/SWCNT/Cu復合薄膜中碳納米管G’模的頻移變化，了解了碳納米管在微觀尺度下的軸向應變情況，這有助于理解碳納米管在金屬基復合物中的微觀力學過程。分析結果表明：碳納米管薄膜特殊的組織結構和碳納米管與Cu形成強度適中的界面是碳納米管在夾層結構復合薄膜中高有效載荷傳遞效率的主要原因。相關研究結果發表在Advanced Functional Materials (2012, 22, 5209)上，被選作內封面。
該工作得到了國家自然科學基金委、科技部和北京市教委項目的支持。
由于碳納米管之間存在很強的范德華力，極易產生團聚，導致碳納米管在復合材料中很難均勻分散；而且，碳納米管是由單一的碳原子通過sp3雜化和sp2雜化組成，化學活性低，碳納米管的尺寸與金屬晶格相差較大，在制備復合材料時很難與金屬基體形成有效的界面結合。因此，傳統的金屬基復合物的制備方法對于碳納米管增強金屬基復合物的制備具有很大局限性。另外，雖然已經有一些關于碳納米管/金屬復合物的報道，但仍然缺乏有效手段用于表征金屬基復合物受到應力時復合物中碳納米管的微觀力學過程。最近，中科院物理研究所/北京凝聚態物理國家實驗室（籌）先進材料與結構分析實驗室“納米材料與介觀物理”研究組牛志強博士、周維亞研究員、解思深院士等人，對這些問題進行了深入研究。他們充分利用直接生長的自支撐碳納米管薄膜獨特的連續網絡結構、高電導率、高力學強度等特點（Nano Lett. 2007, 7, 2307），制備出了高強度碳納米管、銅基夾層結構復合薄膜。
利用浮動催化化學氣相沉積法直接生長的碳納米管薄膜是獨立無支撐的連續多孔結構，碳納米管管束之間以強度較高的Y型結點相連接，導電率比較高。他們以這種碳納米管薄膜作為模板，利用電沉積的方法制備出的碳納米管、銅金屬基夾層結構（Cu/SWCNT/Cu）復合薄膜表現出了優異的力學性質，實現了碳納米管優異力學性質在復合薄膜中的有效轉移。通過拉曼散射光譜原位分析應力作用下Cu/SWCNT/Cu復合薄膜中碳納米管G’模的頻移變化，了解了碳納米管在微觀尺度下的軸向應變情況，這有助于理解碳納米管在金屬基復合物中的微觀力學過程。分析結果表明：碳納米管薄膜特殊的組織結構和碳納米管與Cu形成強度適中的界面是碳納米管在夾層結構復合薄膜中高有效載荷傳遞效率的主要原因。相關研究結果發表在Advanced Functional Materials (2012, 22, 5209)上，被選作內封面。
該工作得到了國家自然科學基金委、科技部和北京市教委項目的支持。
