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碳纳米管纸（Buckypaper,BP）,亦称为碳纳米管薄膜,其作为宏观的碳纳米管（Carbon Nanotube,CNT）材料,不但具有轻质、耐腐蚀及优异的导电性等特性,还具有碳纳米管粉末所不具备的易于操作及易于与树脂基材料复合等优点,因此,碳纳米管纸及其复合材料近年来备受科研人员的关注。据文献报道,由于柔性的碳纳米管纸及其复合材料具有诸多优异的特性,其在飞行器的雷电防护领域极具研究价值。本文为提高基于碳纳米管纸的防护结构的雷电防护性能,研究并制备了不同种类的改性碳纳米管纸及其复合材料,通过结构的优化设计,制备了一系列的基于碳纳米管纸的雷电防护复合材料,并验证了将其应用于雷电防护领域的可能性。本文采用碳纳米管悬浊液抽滤法所制备的碳纳米管纸,去除残余分散剂后,其电导率略有提高,使得其在Ku波段具有34.3-42.9 d B的电磁屏蔽效能。为提高碳纳米管纸的力学性能,向碳纳米管纸中引入聚丙烯腈（Polyacrylonitrile,PAN）静电纺丝纤维,制备出了碳纳米管/聚丙烯腈复合薄膜（CNT/PAN）,与碳纳米管纸相比,其力学性能在一定程度上有所提升。由于渗入了CNT的PAN层存在大量可消耗电磁波的界面,使得复合薄膜在Ku波段的电磁屏蔽效能达到63.7-65 d B。但其导电性能略有下降,无法满足雷电防护领域的需求。为提高碳纳米管纸的导电性能,本文还采用化学交联法制备了交联碳纳米管纸,所制备的交联碳纳米管纸的力学和导电性能相比于碳纳米管纸均有一定程度的提高。但其树脂浸润性较差,无法与树脂基复合材料形成稳定的雷电防护复合材料。为进一步提升碳纳米管纸的导电性能以满足雷电防护领域对高导电性材料的需求,设计采用电泳沉积法对碳纳米管纸的一侧进行表面银修饰,制备出了高导电性的银修饰碳纳米管纸（Silver Modified Buckypaper,SMBP）,其电导率高达5091.65 S/cm。此方法制备的改性碳纳米管纸中银含量较少,并依然具有轻质及多孔结构等特性,使得银修饰碳纳米管纸与树脂具有良好的结合性,有利于其与航空领域中常用的碳纤维增强环氧树脂基复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP）复合,以制备雷电防护复合材料。此复合材料具有高导电性、轻质、耐腐蚀及结构稳定等优点,在雷电防护领域具有极大的应用价值。研究结果表明,银修饰碳纳米管纸防护的复合材料雷击后的抗压强度保留率为90.75%,远高于无防护的复合材料（60.45%）,与面密度为73 g/m2的商用铜网（73gsm-Cu）防护材料的抗压强度保留率（89.7%）相近,但其减重量高达27.4%,而且银修饰碳纳米管纸防护的复合材料的非雷击面在雷击过程中的最高温度差与面密度为73 g/m2的铜网防护的复合材料相比降低了17.4 ℃。并通过表征分析对银修饰碳纳米管纸的导电防护机理进行了探究。证明了银修饰碳纳米管纸的引入可在一定程度上降低雷击电流对基体材料造成的损伤。在银修饰碳纳米管纸导电防护的基础上,再从热防护的角度对CFRP材料进行雷电防护。即在向基体材料表面引入高导电性银修饰碳纳米管纸的同时,又引入了具有热解耗热功能的碳纤维/酚醛树脂（Carbon Fiber/PhenolFormaldehyde,CF/PF）,从而形成复合雷电防护结构,通过两种防护层的协同作用可降低雷击能量对基体材料造成的损伤。实验结果表明,雷击后银修饰碳纳米管纸-碳纤维/酚醛树脂-碳纤维增强环氧树脂基复合材料（SMBP-CF/PF-CFRP）的抗压强度保留率高达97.25%,略高于面密度为142 g/m2的铜网/碳纤维增强环氧树脂基复合材料（96.1%）。且SMBP-CF/PF作为防护结构防护的复合材料在雷击过程中其非雷击面的最大温差为44.9 ℃,亦低于面密度为142 g/m2的铜网（142gsm-Cu）作为防护层的复合材料（51.1 ℃）。通过仿真模拟定性的研究了CF/PF防护层的雷电防护机理。由分析可知,CF/PF防护层的引入可在一定程度上降低雷击电流产生的焦耳热对基体材料造成的损伤。为进一步降低雷击能量对基体材料所造成的损伤,在SMBP-CF/PF复合防护结构的基础上,通过结构优化设计,又向复合材料中引入了氧化铝（Aluminium Oxide,Al2O3）作为隔热防护层,以阻隔雷击电流所产生的焦耳热向基体内部传递。通过真空热压法,制备了银修饰碳纳米管纸-碳纤维/酚醛树脂-氧化铝-碳纤维增强环氧树脂基复合材料（SMBP-CF/PF-Al2O3-CFRP）和银修饰碳纳米管纸-碳纤维/酚醛树脂-氧化铝/聚酰亚胺-碳纤维增强环氧树脂基复合材料（SMBPCF/PF-Al2O3/PI-CFRP）。并对此类雷电防护结构防护的复合材料进行了雷电防护性能的验证,实验结果表明,雷击后的SMBP-CF/PF-Al2O3-CFRP复合材料的抗压强度保留率最高,高达98.92%;雷击后SMBP-CF/PF-Al2O3/PI-CFRP复合材料的热防护效果最好,其非雷击面在雷击过程中的最大温度差仅为23.6 ℃。定性的研究了CF/PF-Al2O3雷电防护结构的防护机理。通过分析可知,Al2O3隔热功能层的引入可显著的降雷击电流产生的焦耳热对基体材料造成的损伤。本文针对基于碳纳米管纸的复合材料雷电防护结构的研究尚处于较为薄弱的现状,从导电防护和热防护的角度出发,研究了基于碳纳米管纸的复合雷电防护结构的相关制备方法,通过对其形貌及相关性能的表征与分析,探究了基于碳纳米管纸的复合材料雷电防护结构的防护机理。本文所得到的研究结果及结论可为未来的轻质雷电防护功能复合材料的研究提供思路。