近年來作為材料領域的研究熱點，碳納米管受到各國科學家的高度重視，自從1991年Iijima教授宣布合成了碳納米管以來，它就以其優異性能引起了人們深入地研究。環氧樹脂由于具有優良的力學性能和物理性能，可作為涂料、膠粘劑、復合材料樹脂基體、電子封裝材料等。由于一般雙酚A型環氧樹脂固化后膠層較脆，對溫度敏感性較高，相應地其力學性質和熱學性質也較低。因此可用力學性能極高的碳納米管材料增強是有現實意義的。碳納米管—環氧復合材料研究得到國際業界重視并取得成效。碳納米管有優良的電學性能，其導電性根據結構的不同而異，它可以是導體也可以是半導體，甚至可以作成僅次于超導體。碳納米管有優良的力學性能，它的拉伸強度達到50～200GPa，是鋼的100倍，密度卻只有鋼的1/6，其彈性模量最高達600GPa。
碳納米管是富勒烯其結構與球烯和石墨類似，為sp2雜化的碳構成的曲晶面，最短的C-C鍵長為0.142 nm，長徑比約為100～1000。若將它與其它有機高分子材料復合，可對基體起到強化作用。由于碳納米管的這些特性，現已經廣泛應用于超級電容器、鋰離子電池場發射器、超級纖維，以及各類復合材料中。隨著碳納米管合成技術的日益成熟，工業化已成為可能，成本也能大幅度下降，探索和研究碳納米管/聚合物基復合材料更具有實踐意義。碳納米管/環氧樹脂復合材料的應用近年有很大發展。由于碳納米管優良的物理化學特性，將它和環氧樹脂復合增強環氧樹脂的各項性能，可獲得性能優良的碳納米管/環氧樹脂復合材料。這種材料并不是有機相與無機相的簡單加和，而是由碳納米管和環氧樹月旨在納米范圍內結合形成，兩相界面間存在著較強或較弱的化學健，它們的復合將實現集無機、有機、納米粒子的諸多特異性能于一體的新材料。Puqlia D研究納米碳管對環氧樹脂反應性的影響，發現納米碳管是一種強催化劑，使環氧樹脂的反應溫度降低。
RenY研究單壁碳納米管增強環氧樹脂基體的拉伸疲勞破壞，結果表明其疲勞曲線平坦，疲勞破壞強度是碳纖維環氧樹脂復合材料的2倍，破壞斷面呈塑性變形，采用碳納米管可制備抗疲勞、高疲勞強度的復合材料。Soindler-Ranta Sean發現納米碳管在環氧樹脂中的分散狀態，強烈依賴于分散方法。Ajayan的研究表明碳納米管的柔韌性使得復合材料在破壞時，可以吸收能量而使環氧樹脂的強度提高。Hsiao將碳納米管分散在環氧樹脂中，制備石墨纖維環氧樹脂復合材料，結果表明隨著碳納米管含量增加，復合材料的粘結性增強。 Butzloff，Peter采用有機蒙脫土(MMT)與碳納米管制備納米復合材料，碳納米管采用苯胺進行表面處理，可防止在基體中的團聚。Qiao YL采用碳納米管增強環氧樹脂/DDS基體，研究碳納米管的含量、環氧樹脂/固化劑比例、固化時間與溫度、冷卻速度等因素對該體系性能的影響。結果表明，碳納米管使環氧樹脂體系的各項性能大幅度提高。Allaoui A.采用柔韌性好的橡膠狀彈性環氧樹脂、碳納米管制備納米復合材料，研究碳納米管對環氧樹脂的導電性及應力一應變曲線的影響，結果表明，4%的碳納米管可使環氧樹脂的彈性模量與彎曲強度提高4倍，體積電阻率與表面電阻率降低。Penumadu采用低黏度環氧樹脂與純化碳納米管制備納米復合材料，研究其應力一應變行為，發現由于碳納米管呈束狀，環氧樹脂的力學性能提高幅度不大。
可見必須使碳納米管充分分散才會發揮作用。 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，制備環氧樹脂納米復合材料，研究結果表明，1%的納米碳管可使環氧樹脂的斷裂強度提高11%，靜態模量提高21%。以聚合物碳納米管復合材料為基礎，研究碳納米管的力學性能及其強化機制也是這方面研究的重要內容。Schadler用拉伸和壓縮實驗研究了MWNTs-環氧樹脂復合材料的力學性能，發現壓縮時彈性模量高于拉伸時的彈性模量，表明在壓縮條件下復合材料的載荷傳遞效力大于拉伸實驗時的彈性模量。根據Raman光譜研究，在拉伸時只有MWNTs的外層對應力傳遞起到了作用，而在壓縮條件下碳納米管的內外層對應力傳遞都有貢獻。 Wagner等研究了聚合物復合膜中MWNTs在拉仲下的斷裂行為，測得聚合物/碳納米管界面的應力傳遞能力達到500MPa以上，至少比傳統的碳纖維增強復合材料應力傳遞能力高出10倍。最近Lourie研究了環氧樹脂中碳納米管的應力傳遞行為，發現了環氧樹脂中相鄰碳納米管的斷裂簇，認為復合材料的應力傳遞和失效行為與復合材料的構成和界面的本性有著密切的關系。TEM分析發現當環氧樹脂聚合物中相鄰定向排列的碳納米管隨機斷裂時，周圍的應力將傳遞到附近的碳納米管上，形成碳納米管的斷裂簇。
據中國環氧樹脂行業協會(www.epoxy-e.cn) 專家介紹，同時碳納米管/環氧樹脂界面可能存在相互化學作用。傳統的復合材料應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合材料。當然目前的研究中還存在一些問題，主要是關于聚合物碳納米管的應力傳遞機制和失效機理還不是很清楚，需要在理論和實驗上作進一步詳細地研究；同時尋找合適的表面處理方法，使碳納米管充分分散于環氧樹脂基體中，以制備高性能的納米復合材料也需努力。中國環氧樹脂行業協會(www.epoxy-e.cn) 專家表示，碳納米管具有獨特的物理力學性能，包括高強度、高模量，固有的柔韌性，使它成為具有優良性能的環氧樹脂基體的理想增強材料。若將碳納米管通過一定的表面處理，良好地分散于環氧樹脂基體中，可使環氧樹脂的力學性能、電學性能大幅度提高。因此碳納米管/環氧樹脂復合材料的研究將會有廣闊的發展前景。
碳納米管是富勒烯其結構與球烯和石墨類似，為sp2雜化的碳構成的曲晶面，最短的C-C鍵長為0.142 nm，長徑比約為100～1000。若將它與其它有機高分子材料復合，可對基體起到強化作用。由于碳納米管的這些特性，現已經廣泛應用于超級電容器、鋰離子電池場發射器、超級纖維，以及各類復合材料中。隨著碳納米管合成技術的日益成熟，工業化已成為可能，成本也能大幅度下降，探索和研究碳納米管/聚合物基復合材料更具有實踐意義。碳納米管/環氧樹脂復合材料的應用近年有很大發展。由于碳納米管優良的物理化學特性，將它和環氧樹脂復合增強環氧樹脂的各項性能，可獲得性能優良的碳納米管/環氧樹脂復合材料。這種材料并不是有機相與無機相的簡單加和，而是由碳納米管和環氧樹月旨在納米范圍內結合形成，兩相界面間存在著較強或較弱的化學健，它們的復合將實現集無機、有機、納米粒子的諸多特異性能于一體的新材料。Puqlia D研究納米碳管對環氧樹脂反應性的影響，發現納米碳管是一種強催化劑，使環氧樹脂的反應溫度降低。
RenY研究單壁碳納米管增強環氧樹脂基體的拉伸疲勞破壞，結果表明其疲勞曲線平坦，疲勞破壞強度是碳纖維環氧樹脂復合材料的2倍，破壞斷面呈塑性變形，采用碳納米管可制備抗疲勞、高疲勞強度的復合材料。Soindler-Ranta Sean發現納米碳管在環氧樹脂中的分散狀態，強烈依賴于分散方法。Ajayan的研究表明碳納米管的柔韌性使得復合材料在破壞時，可以吸收能量而使環氧樹脂的強度提高。Hsiao將碳納米管分散在環氧樹脂中，制備石墨纖維環氧樹脂復合材料，結果表明隨著碳納米管含量增加，復合材料的粘結性增強。 Butzloff，Peter采用有機蒙脫土(MMT)與碳納米管制備納米復合材料，碳納米管采用苯胺進行表面處理，可防止在基體中的團聚。Qiao YL采用碳納米管增強環氧樹脂/DDS基體，研究碳納米管的含量、環氧樹脂/固化劑比例、固化時間與溫度、冷卻速度等因素對該體系性能的影響。結果表明，碳納米管使環氧樹脂體系的各項性能大幅度提高。Allaoui A.采用柔韌性好的橡膠狀彈性環氧樹脂、碳納米管制備納米復合材料，研究碳納米管對環氧樹脂的導電性及應力一應變曲線的影響，結果表明，4%的碳納米管可使環氧樹脂的彈性模量與彎曲強度提高4倍，體積電阻率與表面電阻率降低。Penumadu采用低黏度環氧樹脂與純化碳納米管制備納米復合材料，研究其應力一應變行為，發現由于碳納米管呈束狀，環氧樹脂的力學性能提高幅度不大。
可見必須使碳納米管充分分散才會發揮作用。 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，制備環氧樹脂納米復合材料，研究結果表明，1%的納米碳管可使環氧樹脂的斷裂強度提高11%，靜態模量提高21%。以聚合物碳納米管復合材料為基礎，研究碳納米管的力學性能及其強化機制也是這方面研究的重要內容。Schadler用拉伸和壓縮實驗研究了MWNTs-環氧樹脂復合材料的力學性能，發現壓縮時彈性模量高于拉伸時的彈性模量，表明在壓縮條件下復合材料的載荷傳遞效力大于拉伸實驗時的彈性模量。根據Raman光譜研究，在拉伸時只有MWNTs的外層對應力傳遞起到了作用，而在壓縮條件下碳納米管的內外層對應力傳遞都有貢獻。 Wagner等研究了聚合物復合膜中MWNTs在拉仲下的斷裂行為，測得聚合物/碳納米管界面的應力傳遞能力達到500MPa以上，至少比傳統的碳纖維增強復合材料應力傳遞能力高出10倍。最近Lourie研究了環氧樹脂中碳納米管的應力傳遞行為，發現了環氧樹脂中相鄰碳納米管的斷裂簇，認為復合材料的應力傳遞和失效行為與復合材料的構成和界面的本性有著密切的關系。TEM分析發現當環氧樹脂聚合物中相鄰定向排列的碳納米管隨機斷裂時，周圍的應力將傳遞到附近的碳納米管上，形成碳納米管的斷裂簇。
據中國環氧樹脂行業協會(www.epoxy-e.cn) 專家介紹，同時碳納米管/環氧樹脂界面可能存在相互化學作用。傳統的復合材料應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合材料。當然目前的研究中還存在一些問題，主要是關于聚合物碳納米管的應力傳遞機制和失效機理還不是很清楚，需要在理論和實驗上作進一步詳細地研究；同時尋找合適的表面處理方法，使碳納米管充分分散于環氧樹脂基體中，以制備高性能的納米復合材料也需努力。中國環氧樹脂行業協會(www.epoxy-e.cn) 專家表示，碳納米管具有獨特的物理力學性能，包括高強度、高模量，固有的柔韌性，使它成為具有優良性能的環氧樹脂基體的理想增強材料。若將碳納米管通過一定的表面處理，良好地分散于環氧樹脂基體中，可使環氧樹脂的力學性能、電學性能大幅度提高。因此碳納米管/環氧樹脂復合材料的研究將會有廣闊的發展前景。
