1.碳纳米管在导电涂料中的应用研究

碳纳米管与其它金属颗粒或石墨颗粒相比，较少的添加量就能形成导电网链；其密度比金属颗粒小得多，不

易因重力的作用而聚沉；其与有机物的相容性优于金属颗粒。同时，碳纳米管具有很好的导电性且拥有较大

的长径比，因而很适合做导电填料。

国内外学者对碳纳米管的导电特性进行了大量研究，其中Ebbesen和Tombler等人对单根碳纳米管的研究表明

：由于结构差异，碳纳米管可能是导体，也可能是半导体。Saito等人通过理论分析认为，根据碳纳米管的

直径和螺旋角度，大约有1/3是金属导电性的，而2/3是半导体性的。Dai等人指出：完美碳纳米管的电阻要

比有缺陷的碳纳米管的电阻小一个数量级或更多。Ugarte等人发现：碳纳米管的径向电阻大于轴向电阻，并

且这种电阻的各向异性随着温度的降低而增大。Huang等人通过计算认为：温度在1.5×10-4K时，直径为

0.7nm的碳纳米管具有超导性，预示着碳纳米管在超导领域里的应用前景。

目前，碳纳米管在导电涂料中的应用研究主要是通过改变碳纳米管的结构及含量，改进碳纳米管在导电涂料

中的分散以及对碳纳米管进行表面处理来平衡导电涂料的导电性和其他各项性能。中国科学院成都有机化学

研究所对碳纳米管在导电涂料中的应用进行了系统的研究。研究发现：碳纳米管作为导电涂料的导电介质时

，其管径越小，所制得的导电涂料导电性越好。碳纳米管作为导电介质，其最佳长径比约为250。当碳纳米

管长径比大于250时，所得涂料的导电性随长径比的增大而减小；当碳纳米管长径比小于250时，所得涂料的

导电性随长径比的增大而增大。当碳纳米管含量为0.5%~8.0%时，涂料处于抗静电区域；碳纳米管含量大于

8.0％时，涂料处于导电区域。

范凌云等人制备了一系列丙烯酸酯/碳纳米管导电涂料，考察了涂料相应的电性能、硬度、附着力、柔韧性

等。结果表明：碳纳米管的含量对涂料的电性能有很大影响。在一定范围内，其含量越高，涂料的导电性能

越好，但在含量超过25%以后，碳纳米管/丙烯酸酯涂料的导电性能几乎不再变化。沈阳金纳新材料有限公司

发明了一种导电、电磁屏蔽涂料，其特征在于：该涂料为含有一维纳米碳材料（包括纳米碳管和纳米碳纤维

）和粘接剂的组合物，涂覆于制品表面可以制备具有导电、电磁屏蔽功能的涂层。

据介绍，台湾的技术人员以涂银碳纳米管、涂镍碳纳米管及碳纳米管作为导电填料，比较了几种填料制备的

电磁屏蔽涂料的屏蔽性能和力学性能。结果表明：使用碳纳米管可以大大降低填料使用量，在碳纳米管表面

涂上一层薄金属膜可以大大提高碳纳米管的导电性，使之满足电磁屏蔽材料的要求。

在碳纳米管水性导电涂料方面，同济大学研发了含碳纳米管水性聚氨酯导电涂料，该导电涂料的涂膜体积电

阻率为1×10-5~4×10-4Ω/cm，表面电阻率为1×10-1~2×102Ω，附着力0级，屏蔽效能为70~85dB。

在碳纳米管抗静电涂料方面，冯辉昌等人研制了储油罐碳纳米管导静电防腐涂料，该研究以碳纳米管和云母

粉复合作为导静电涂料的导电体，在提高涂膜导静电性能的同时解决了以往导静电涂料抗静电性能与耐油耐

热防腐性能难以兼顾的技术难题。

余颖等人采用热压和喷涂两种方法在聚丙烯和聚苯乙烯两种塑料表面涂覆了碳纳米管，研究了这两种方法对

碳纳米管覆膜塑料表面所达到的抗静电性的影响。两种方法制成的抗静电覆膜都能大大降低塑料的表面电阻

，但喷涂法更能使碳纳米管在塑料表面均匀分散，从而使塑料表面抗静电性能更加稳定。

    2.碳纳米管在隐身吸波涂料中的应用研究

    隐身吸波涂料作为涂覆型吸波材料中的重要一员，主要由粘结剂和吸收剂组成。粘结剂是使涂层牢固粘

附于被涂物表面形成连续膜的主要物质，主要有氯磺化聚乙烯、环氧树脂和聚氨酯等；吸收剂主要有：导电

炭黑、羰基铁吸收剂、铁氧体吸收剂、金属及氧化物超细粉末、多晶铁纤维、纳米吸收剂、导电高分子、等

离子体、视黄基席夫碱盐、手征性吸收剂等。具有特定电磁参数吸收剂是吸波涂料的关键，它决定了吸波涂

料的吸波性能。

碳纳米管由于其特有的螺旋、管状结构，高的损耗止切角及独特的AB效应等，呈现出更好的高频宽带吸收特

性，在2~18GHz范围内有更小的介电损耗。并且由于其质量轻、强度高、耐腐蚀、耐高温、抗氧化等优点，

将其作为吸波剂添加到高聚物中，制备出兼具吸波性能和优越力学性能的隐身吸波涂料，将是隐身吸波涂料

研制的重要方向之一。

当前，波音公司正在尝试用碳纳米管作为隐形飞机的新型隐身涂层（环氧树脂/碳纳米管）的吸波剂。曹茂

盛，高正娟等人利用碳纳米管的螺旋结构和手征性质，制备的碳纳米管/聚酯复合涂层在8~40GHz频段具有良

好的吸波性能。孙晓刚等人将不同质量分数的碳纳米管和环氧树脂充分混合，制成复合吸波涂料。使用反射

率扫频测量系统HP8757E标量网络分析仪检测复合材料的吸波性能。结果表明：复合材料在2~18GHz频段均有

良好的吸波性能。

碳纳米管具有优良的电性能且基本没有磁性，单独采用碳纳米管作为吸波剂不能利用磁损耗机制来消耗更多

的电磁波能量。目前主要通过化学表面修饰或者表面包覆方法使碳纳米管可以同时实现通过磁损耗与电损耗

两种机制来损耗电磁波能量。其中，北京化工大学沈曾民、浙江大学陈小华、中科院金属研究所杜金红开展

了碳纳米管表面化学镀镍技术的研究。他们通过加强碳纳米管表面的氧化、敏化和活化处理，调整传统的化

学镀镍溶液配方和反应条件，使反应在尽可能低的速率下进行，在碳纳米管表面实现了金属镍的镀覆。将镀

镍纳米管与环氧树脂混合物制成的吸波涂层，在2~18GHz范围内测试其吸波性能，镀镍碳纳米管最大反射衰

减达12dB，虽然吸收峰比碳纳米管小，但吸收峰有宽化的趋势，这对吸波性能是有利的。毕红等人制备了表

面镀钴的多壁碳纳米管，并将其均匀分散在环氧树脂基体中固化成膜形成镀钴碳纳米管/环氧树脂基复合材

料。该复合材料在0.5~40GHz频段内的吸收峰往高频方向移动，吸收强度略有增加。孙晓刚等人以碳纳米管

为雷达吸波剂进行稀土掺杂，并与环氧树脂充分混和制成复合吸波材料，用适量稀土氧化物改性后，碳纳米

管的吸波性能大幅提高。清华大学研制了一种含碳纳米管复合涂层型吸波材料，该涂层可以改变材料的介电

参数和电磁参数，从而有效地调整材料吸波峰值的频率区间。