Chế tạo và nghiên cứu tính chất của vật liệu Cu, CNTs Nanocomposite

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
PHẠM VĂN TRÌNH
CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA
VẬT LIỆU Cu/CNTs NANOCOMPOSITE
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Hà Nội – 2010
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
PHẠM VĂN TRÌNH
CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA
VẬT LIỆU Cu/CNTs NANOCOMPOSITE
Chuyên ngành: Vật liệu và Linh kiện nanô
(Chuyên ngành đào tạo thí điểm)
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. PHAN NGỌC MINH
Hà Nội – 2010
MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU 1
Chương 1. TỔNG QUAN 3
1.1. V
ật liệu CNTs 3
1.1.1. Tổng quan về vật liệu CNTs 3
1.1.2. C
ấu trúc cơ bản của CNTs 4
1.1.3. Tính ch
ất của vật liệu CNTs 5
1.1.4. Bi
ến tính vật liệu CNTs 5

1.2. Vật liệu Kim loại – CNTs nanocomposite 13
1.2.1. Đặc điểm vật liệu Composite 14
1.2.3. N
ền và Cốt 15
1.2.4. V
ật liệu composite nền kim loại 18
1.2.5. V
ật liệu tổ hợp CNTs – nền kim loại 19
1.3. Phương pháp luyện kim bột 20
1.3.1. Phương pháp luyện kim bột 20
1.3.2. Thiêu kết 21
Chương 2. THỰC NGHIỆM 26
2.1. Bi
ến tính CNTs 26
2.2. Quy trình ch
ế tạo vật liệu Cu/CNTs nanocomposite 28
2.3. Các phương pháp phân tích 32
2.3.1. Phổ hấp thụ hồng ngoại 32
2.3.2. Kính hi
ển vi điện tử quét 32
2.3.3. Kh
ảo sát độ cứng 33
2.3.4. Kh
ảo sát độ bền mài mòn và hệ số ma sat 35
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36
3.1. Bi
ến tính CNTs 36
3.1.1. Phân tích hiển vi điện tử quét (SEM) 36
3.1.2. Phân tích ph
ổ hồng ngoại (FTIR) 36

1
3.1.3. Phân tích phổ Raman 38
3.1.4. Phân tích ph
ổ TGA 39
3.2. Kết quả khảo sát tính chất của vật liệu Cu/CNTs nanocomposite 42
3.2.1. Khảo sát sự phân tán của CNTs trong nền Cu 42
3.2.2. Đánh giá sự thay đổi tỷ trọng – thành phần của vật liệu Cu/CNTs
nanocomposite 43
3.2.3. Kh
ảo sát tính chất dẫn điện của vật liệu Cu/CNTs nanocomposite 45
3.2.4. Kh
ảo sát độ cứng 47
3.2.5. Kh
ảo độ bền mài mòn 49
3.2.6. Tính toán h
ệ số ma sát của vật liệu Cu/CNTs theo quy tắc hỗn hợp 50
KẾT LUẬN 53
DANH M
ỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ 55
TÀI LI
ỆU THAM KHẢO 57
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết
tắt
Tiếng Anh Tiếng Việt
AFM Atomic Force Microscopy
Kính hi
ển vi lực nguyên
t
ử

CFs Carbon fibers Sợi các bon
CNTs Carbon Nanotubes Ống nanô cacbon
CVD Chemical Vapor Deposition
Ngưng tụ pha hơi hoá
h
ọc
EDX
Energy Dispersive X-Ray
spectroscopy
Ph
ổ tán xạ năng lượng
tia X
FTIR
Fourier Tranform Infrared
spectroscopy
Ph
ổ hồng ngoại
HB Hardness Brinell Độ cứng Brinell
MMCs Metal matrix – Carbon nanotubes
Nền kim loại – Cacbon
nanotubes
MWCNTs
Multi-Walled Carbon Nanotubes
Ống nanô cacbon đa
tường
SEM Scanning Electron Microscopy Kính hiển vi điện tử quét
SWCNTs Single-Walled Carbon Nanotubes
Ống nanô cacbon đơn
tường
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Trang
Hình 1.1.
Các dạng cấu trúc của CNTs: a) SWCNTs b) MWCNTs c) bó
SWCNTs

Hình 1.2. (a) Véc tơ chiral, (b) CNTs loại amchair (5, 5),zigzag(9,0) và
chiral(10,5)

Hình 1.3. Sự tụ đám của vật liệu CNTs
Hình 1.4. Một số cách gắn các nhóm chức lên bề mặt của SWNTs
Hình 1.5. (a) Các defect ở đầu, (b) thân ống CNTs
Hình 1.6. Các phương pháp biến tính MWCNTs
Hình 1.7. Các phản ứng cộng hợp để gắn các nhóm chức lên CNTs
Hình 1.8. Biến tính CNTs thông qua các phản ứng thế nhóm florua trên CNTs
Hình 1.9. Phổ Raman của MWCMTs
Hình 1.10. Đườngbiểu diễn TGA của MWCNTs
Hình 1.11. Phổ FTIR của vật liệu MWCNTs và MWCNT-COOH
Hình 1.12. (a) Vật liệu composite nền kim loại, cốt dạng sợi và (b) vật liệu
composite nền kim loại, cốt dạng hạt
Hình 1.13. a) Vật liệu Composite nền Kim loại; b) Vật liệu Composite nền
Gốm; c) Vật liệu Composite nền Polyme; d) Vật liệu nền Composite
Cacbon
Hình 1.14. Cấu tạo của vật liệu composite gồm nền, cốt và vùng tiếp giáp
Hình 1.15. Liên kết cơ học giữa nền và cốt trong vật liệu composite
Hình 1.16. Mô tả các bước trong quy trình chế tạo vật liệu sử dụng phương
pháp luyện kim bột
Hình 1.17. Vật liệu composite nền đồng, nhôm
Hình 2.1. Sơ đồ các bước biến tính CNTs sử dụng hỗn hợp axít
Hình 2.2. a) vật liệu CNTs thường a; CNTs biến tính b được phân tán trong
nước b) Bột Cu thương mại được chế tạo bằng phương pháp điện

phân
Hình 2.3. Quy trình chế tạo vật liệu Cu/CNTs composite bằng phương pháp
luyện kim bột
Hình 2.4. a) Hệ thiết bị quay nghiền hành tinh; b) Bộ thiết lập tốc độ và thời
gian quay nghiền
Hình 2.5. a) Bột đồng (Cu) nguyên chất; b) hỗn hợp vật liệu Cu/CNTs
nanocomposite dạng bột
Hình 2.6. a) Khuôn ép thép b) Máy ép thủy lực c) Mẫu Cu/CNTs sau khi ép
khuôn tạo hình
3
4
6
7
8
9
10
10
11
12
13
14

16
17
18
21
24
27

28

29
29
30
30
Hình 2.7.
Giản đồ nhiệt trong quá trình thiêu kết hỗn hợp Cu/CNTs bằng
phương pháp luyện kim bột

Hình 2.8. (a) Hệ thống thiêu kết chân không (b) mẫu Cu/CNTs composite tạo
thành sau quá trình thiêu kết
Hình 2.9. (a) Sơ đồ hệ FTIR và (b) mô hình mẫu đo
Hình 2.10. Sơ đồ khối của kính hiển vi điện tử quét
Hình 2.11. Thiết bị đo độ cứng HB
Hình 2.12. Hình dạng viên bi khi đo độ cứng HB
Hình 2.13. a) Nguyên lý đo độ bền mài mòn mòn

b) Thiết bị đo mài mòn Phoenix Tribology TE 53SLIM
Hình 3.1. (a) CNTs chưa biến tính (b) CNTs sau khi biến tính (CNTs-COOH)
Hình 3.2. Phổ hồng ngoại của CNTs
Hình 3.3. Phổ hồng ngoại của CNTs biến tính với hỗn hợp axít
Hình 3.4. Phổ Raman của mẫu CNTs biến tính và CNTs chưa biến tính
Hình 3.5 Phổ TGA của vật liệu CNTs
Hình 3.6 Phổ TGA của vật liệu CNTs biến tính
Hình 3.7. Sự phân tán của CNTs trong hỗn hợp Cu/CNTs nanocomposite sử
dụng a) CNTs chưa biến tính b) CNTs biến tính
Hình 3.8. a) Ảnh quang và b) Ảnh SEM cấu trúc của mẫu vật liệu Cu/CNTs
nanocomposite (1% wt CNTs)
Hình 3.9. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc tỷ trọng của vật liệu Cu/CNTs
nanocoposite theo ph
ần trăm khối lượng CNTs gia cường và nhiệt độ

thiêu kết
Hình 3.10. Hệ đo 4 mũi dò
Hình 3.11 Sơ đồ đo 4 mũi dò
Hình 3.12. Đồ thị độ dẫn điện của mẫu Cu/CNTs
Hình 3.13. Kết quả độ cứng HB theo phần trăm khối lượng gia cường CNTs
Hình 3.14. Đánh giá độ bền của vật liệu Cu/CNTs nanocomposite theophần trăm
khối lượng gia cường CNTs qua mối quan hệ với độ cứng HB
Hình 3.15. Kết quả khảo sát sự thay đổi độ mài mòn của vật liệu Cu/CNTs
nanocomposite theo phần trăm khối lượng gia cường của vât liệu
CNTs
Hình 3.16. Kết quả khảo sát sự thay đổi hệ số ma sát của vật liệu Cu/CNTs
nanocomposite theo ph
ần trăm khối lượng gia cường của vât liệu
CNTs
Hình 3.17. Sự thay đổi của hệ số ma sát (∆: kết quả thực nghiệm, : giá trị
tính toán) theo tỉ lệ gia cường của vật liệu CNTs
Hình 3.18. Tại giá trị µ
CNTs
= 0.15 giá trị tính toán gần đúng nhất so với các giá
trị thực nghiệm
31
31
32
33
34
34
35
36
37
38

39
40
41
42
43


44
45
46
46
48
49
49
50
51

1
MỞ ĐẦU
Cùng với quá trình phát triển các kỹ thuật tổng hợp và chế tạo ống nanô cácbon
(CNTs), vật liệu nanocomposite được gia cường bởi CNTs cũng là một hướng ứng
dụng mới đầy triển vọng nhằm phát huy tối đa những tính chất đặc biệt của vật liệu
CNTs “Ống nanô các bon là vật liệu các bon cấu trúc nano có những tính chất mới hết
sức đặc biệt. Đây là vật liệu có cấu trúc ống, có độ cứng và độ bền rất cao với suất
Young lớn hơn 1 TPa (1TPa-10
12
Pa) và độ bền lên tới 63 GPa (1GPa-10
9
Pa). CNTs
c

ũng có những tính chất điện rất đáng chú ý, CNTs có cơ chế dẫn theo kiểu kim loại
hay bán dẫn phụ thuộc vào dạng cấu trúc và đường kính của ống”. Những polymer dẫn
mới, polymer composite đa chức năng, nanocomposite dẫn nền kim loại, và ceramic
được chế tạo trên cơ sở gia cường bằng vật liệu CNTs với những tính chất ưu việt đã
và đang được chế tạo và phát triển ứng dụng. Vật liệu nanocomposite được gia cường
bởi CNTs không những có thể là vật liệu thay thế các loại vật liệu đang tồn tại mà còn
có th
ể mở ra những ứng dụng mới mà những loại vật liệu hiện thời không thể đáp ứng
được.
Trong luận văn này, chúng tôi đã sử dụng phương pháp luyện kim bột để nghiên
c
ứu và chế tạo vật liệu tổ hợp nền Cu được gia cường vật liệu CNTs, đồng thời đánh
giá ảnh hưởng của CNTs đến cơ tính của vật liệu Cu/CNTs nanocomposite thu được.
Để phân tán tốt
CNTs vào nền Cu chúng tôi đã tiến hành biến tính CNTs bằng hỗn hợp
axit HNO
3
và H
2
SO
4
kết hợp với kỹ thuật nghiền năng lượng cao để tạo ra hỗn hợp bột
Cu/CNTs nanocomposite. Luận văn được thực hiện tại Phòng Vật liệu Các bon Nano
và Phòng Vật liệu Kim loại tiên tiến, Viện Khoa học Vật liệu.
Mục đích của luận văn
Nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất của vật liệu Cu/CNTs nanocomposite.
Phương pháp luyện kim bột truyền thống được chúng tôi sử dụng để chế tạo loại vật
liệu tiên tiến này. Phân tán đồng đều vật liệu CNTs vào bên trong nền Cu là bài toán
được chúng tôi nghiên cứu chi tiết vì đây là khâu quan trọng nhất để đảm bảo các tính
ch

ất ưu việt của vật liệu Cu/CNTs nanocomposite. Tính chất của vật liệu Cu/CNTs
nanocomposite được khảo sát và đánh giá thông qua các điều kiện gia cường vật liệu
CNTs và các điều kiện chế tạo. Từ những kết quả khảo sát n
ày, chúng tôi hy vọng sẽ
tìm ra những điều kiện công nghệ cũng như chế độ gia cường lý tưởng nhất có thể tạo
ra vật việu Cu/CNTs nanocomposite có độ bền cao đồng thời có tỉ trọng thấp. Qua đó,
mở ra những ứng dụng mới của vật liệu Cu/CNTs nanocomposite trong các tiếp điểm
điện, chổi than v
à những điện cực có yêu cầu cao về chất lượng như độ cứng, độ bền
cơ học, v.v…
2
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Việc nghiên cứu chế tạo vật liệu tổ hợp nền Cu gia cường ống nanô cacbon là
m
ột hướng nghiên cứu hết sức mới mẻ ở trong nước cũng như trên thế giới, đáp ứng
được những y
êu cầu cấp bách về nghiên cứu khoa học cũng như những ứng dụng thực
tiễn. Đồng thời đề tài này cũng góp phần đẩy mạnh việc nghiên cứu chế tạo và ứng
dụng thực tiễn vật liệu ống nanô cacbon.
Bố cục của luận văn
Nội dung luận văn bao gồm ba phần chính:
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
Giới thiệu chung về vật liệu CNTs cũng như các phương pháp biến tính vật liệu
CNTs. Giới thiệu về phương pháp luyện kim bột truyền thống ứng dụng trong công
nghệ chế tạo vật liệu composite. Bên cạch đó chương 1 cũng trình bày một số vấn đề
mới trong lĩnh vực nghiên cứu và chế tạo vật liệu nanocomposite nền kim loại sử dụng
v
ật liệu gia cường là CNTs.
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
Trình bày quy trình công nghệ biến tính vật liệu CNTs cho các ứng dụng trong

nền nanocomposite và công nghệ chế tạo vật liệu Cu/CNTs nanocomposite bằng
phương pháp luyện kim bột. Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng để khảo sát
cấu trúc của vật liệu là các phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM), phổ hồng ngoại
(FTIR), Raman và một số phương pháp nghiên cứu tính chất cơ lý của vật liệu.
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Đưa ra một số kết quả đã khảo sát, đo đạc tính chất của vật liệu Cu/CNTs
nanocomposite. Đánh giá các kết quả đã đạt được, các khó khăn trong quá trình nghiên
c
ứu và đưa ra các giải pháp mới.
3
Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Vật liệu CNTs
1.1.1. Tổng quan về vật liệu CNTs
Năm 1991, S. Iijima [29] đã khám phá ra một cấu trúc mới của cácbon trong
quá trình chế tạo fullerenes đó chính là ống nanô cácbon đa tường (MWCNTs). Hai
năm sau, Iijima và Bethune [2
9] tiếp tục khám phá ra ống nanô cácbon đơn tường
(SWCNTs) có đường kính 1,4 nm v
à chiều dài cỡ micro mét. Kể từ đó đến nay, có hai
loại ống nanô cácbon (CNTs) được biết đến là: CNTs đơn tường (SWCNTs) và CNTs
đa tường (MWCNTs) (hình 1.1a,b).
Hình 1. Các dạng cấu trúc của CNTs: a) SWCNTs b) MWCNTs c) bó SWCNTs [14]
Ống nanô cácbon đơn tường có thể được hình dung là cuộn một lớp than chì độ
dày một nguyên tử (còn gọi là graphene) thành một hình trụ liền, và có thể được khép
kín ở mỗi đầu bằng một nửa phân tử fullerenes. Do đó CNTs còn được biết đến như là
fullerenes có dạng hình ống gồm các nguyên tử cácbon liên kết với nhau bằng liên kết
cộng hoá trị sp
2
bền vững. Ống nanô cácbon đa tường gồm nhiều ống đơn tường

đường kính khác nhau lồng vào nhau và đồng trục, khoảng cách giữa các lớp l
à cỡ
0,34 nm – 0,39 nm. Ngoài ra, SWCNTs thường tự liên kết với nhau để tạo thành từng
bó xếp chặt (thường gọi là SWNTs ropes) (hình 1.1c) và tạo thành mạng tam giác hoàn
h
ảo với hằng số mạng là 1,7 nm [13]. Mỗi bó có thể gồm hàng trăm ống nằm song
song với nhau và chiều dài có thể lên đến vài mm.
Phát hi
ện mới về ống nanô cácbon cũng như những tính chất đặc biệt của nó đã
thu hút nhi
ều sự quan tâm nghiên cứu và ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau. Sự
góp mặt của CNTs đánh dấu sự ra đời của ngành khoa học vật liệu mới: các vật liệu
dựa trên cơ sở cácbon - vật liệu mới cho tương lai.
(a)
(b)
(c)
4
1.1.2. Cấu trúc cơ bản của CNTs
CNTs có cấu trúc giống như các lớp mạng graphene cuộn lại thành dạng ống trụ
rỗng, đồng trục. Tùy theo hướng cuộn, số lớp mạng graphene mà vật liệu CNTs được
phân thành các loại khác nhau.
Cấu trúc của vật liệu CNTs được đặc trưng bởi véc tơ Chiral, kí hiệu là C
h
[8].
Véc tơ này chỉ hướng cuộn của các mạng graphene và độ lớn đường kính ống (hình
1.2a).

1 2
( , )
h

C na ma n m
  
(1.1)
Trong đó: n và m là các số nguyên.
a
1
và a
2
là các véc tơ đơn vị của mạng graphene
Có nhiều cách chọn véctơ cơ sở a
1
, a
2
, một trong các cách chọn chỉ ra trong hình 1.2a
dưới đây.









2
1
,
2
3
1

aa
,









2
1
,
2
3
2
aa
Với a là hằng số mạng của graphite: a = 0,246 nm
Góc của véc tơ Chiral θ:

)(2
2
cos
22
nmmn
mn





(1.2)

Hình 1.2. (a) Véc tơ chiral, (b) CNTs loại amchair (5, 5), zigzag (9,0) và chiral(10,5)
[7]
(a)
(b)
5
Đường kính D của ống được tính theo công thức sau:

2 2
( )
D k n m nm
k N
  

(nm) (1.3)
Theo vector chiral, v
ật liệu CNTs có các cấu trúc khác nhau tương ứng với các
cặp chỉ số (n, m) khác nhau. Ba cấu trúc thường gặp đó là: amchair, zigzag và chiral
tương ứng với các cặp chỉ số (n, n), (n, 0) và (n, m) (hình 1.2b).
1.1.3. Tính chất của vật liệu CNTs
Với cấu trúc như trình bày ở trên, vật liệu CNTs thể hiện nhiều tính chất đặc biệt,
t
ốt hơn so với các vật liệu thông thường khác như độ bền cơ học, modun ứng suất cao,
d
ẫn nhiệt, dẫn điện tốt.
V
ề tính chất cơ học, CNTs cứng hơn bất kì vật liệu trong tự nhiên nào. Nó có
ứng suất Young 1.2 TPa và sức căng gấp 100 lần thép và có thể chịu được sức căng

lớn trước khi mất đi tính chất cơ học [5]. Ống nanô các bon cấu tạo chỉ gồm toàn các
nguyên t
ử cácbon, lại có cấu trúc xốp nên chúng rất nhẹ. Bên cạnh đó liên kết giữa các
nguyên t
ử các bon đều là liên kết cộng hoá trị tạo nên một cấu trúc tinh thể hoàn hảo
v
ừa nhẹ vừa bền.
Tính ch
ất điện của CNTs phụ thuộc vào hướng (m,n) của vecto Chiral. Một
SWNT có th
ể là kim loại, bán dẫn hoặc bán dẫn có vùng cấm nhỏ phụ thuộc vào giá trị
(m,n). Độ
dẫn điện của ống còn phụ thuộc rất nhiều vào kích thước của ống cũng như
lực tương tác lên ống [9].
Ngoài ra CNT còn r
ất ổn định trong điều kiện nhiệt độ cao (ổn định trong môi
trường Ar; bền axit và nhiệt độ cao). Do CNTs là một hệ kết hợp hoàn hảo vì thế axit
và nhi
ệt, thường được áp dụng để làm sạch CNTs [12].
Vi
ệc sử dụng vật liệu các bon có cấu trúc nano làm điện cực trong các thiết bị
điện hóa đ
ã thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên cứu. Tính chất vật lý và hóa học
c
ủa các bon cấu trúc nano được xem như sự thay thế lý tưởng cho các sản phẩm có
m
ật độ năng lượng cao, cao hơn giá trị của graphite và vật liệu các bon kích thước lớn,
b
ị giới hạn bởi thuyết cân bằng động học cấu tạo của LiC
6

[22]
.
1.1.4. Biến tính vật liệu CNTs
Vấn đề đặt ra là vì sao phải biến tính vật liệu CNTs và việc biến tính đó ảnh
hưởng đến các tính chất của vật liệu như thế nào. Như đ
ã trình bày ở trên, bản thân vật
liệu CNTs có nhiều đặc tính ưu việt, nhưng thực tế ứng dụng cho thấy vật liệu này
tương đối trơ về mặt hóa học và tương thích kém với các vật liệu khác khi pha trộn.
Khi pha trộn với các vật liệu hay các dung môi khác, vật liệu CNTs thường tụ thành
các đám nhỏ (hình 1.3), tương tác kém với các vật liệu khác, dẫn tới sự bất đồng nhất,
cục bộ, ảnh hưởng không tốt tới các tính chất chung của vật liệu pha trộn được.
6
Hình 1.3. Sự tụ đám của vật liệu CNTs [23]
Vì vậy, cần thiết phải biến tính để vật liệu CNTs có thể phân tán đồng đều và hòa
tan t
ốt trong các dung môi hay các vật liệu khác, để tận dụng các tính năng tốt của vật
liệu CNTs nhằm tăng cường, cải thiện các tinh chất của vật liệu được pha trộn.
Sự tụ đám đó có thể giải thích theo hai nguyên nhân chính:
- CNTs có dạng sợi dài với đường kính ống nhỏ, các sợi đan xen, chằng chéo
lẫn nhau (dạng cuộn chỉ rối) rất khó tách riêng (hình 1.3).
- CNTs có tỉ lệ chiều dài/ đường kính lớn, dẫn tới diện tích bề mặt lớn (khoảng
1000 m
2
/g) , làm cho tương tác bề mặt giữa các ống với nhau lớn. Các tương
tác chủ yếu là tương tác Van der Walls. Lực Van der Walls là lực tương tác
tĩnh điện trong khoảng nhỏ. Lực này làm cho các ống CNTs hút nhau. Thế
năng van der Walls có thể biểu diễn như sau [1
6]:

2 6

1 11 1 2
( )
total
V q b r dv dv
 

(1.4)
Trong đó:
+ q
1
: số phân tử trên đơn vị thể tích
+ v
1
và v
2
: thể tích của các vật thể vĩ mô
+ r: khoảng cách giữa các tâm điểm của các phân tử,
nguyên tử.
Với CNTs, diện tích bề mặt lớn nên số điểm tương tác rất lớn, thể tích các ống
nhỏ mà khoảng cách giữa các ống lại nhỏ (vì kích thước ống cơ nanomét), do đó thế
năng tương tác rất lớn, dẫn đến lực van der Walls l
à lớn.
Vậy, để phân tách được đám các ống CNTs thành các ống riêng rẽ thì phải giải
quyết được hai vấn đề trên. Thường thì, các phương pháp biến tính điều dựa trên hai
nguyên t
ắc chủ yếu sau:
- Cung cấp năng lượng dạng nhiệt hoặc rung siêu âm để tăng tính linh động,
tính hoạt động và khả năng di chuyển của các ống tương tự như các chuyển
động Brown của các ng
uyên tử, phân tử.

7
- Biến tính hóa học, gắn các nhóm chức hoạt hóa lên bề mặt của ống, tăng khả
năng tương tác hóa học với môi trường hoặc tạ
pvo tương tác đẩy giữa các ống
với nhau (như tương tác điện giữa các ống, tương tác điện bề mặt với các hạt
tích điện
trong dung môi).
Quá trình bi
ến tính vật liệu CNTs có thể ảnh hưởng tới cấu trúc và các tính chất
của vật liệu. Các quá trình xử lý này có thể phá hủy cấu trúc của CNTs, tạo ra các
defect trên thân ống. Từ cấu trúc hoàn hảo biến đổi thành cấu trúc với nhiều defect
hơn, bề mặt gắn kết với nhiều nhóm chức hơn chắc chắn sẽ thay đổi các tính chất của
vật liệu, đặc biệt là tính chất cơ, điện và hóa học bởi vì phần lớn các tính chất này điều
phụ thuộc mạnh vào cấu trúc của vật liệu.
Các phương pháp biến tính
Thực chất, việc biến tính vật liệu CNTs là sự biến đổi các đặc tính của vật liệu
cho phù hợp với các yêu cầu ứng dụng. Về mặt lý thuyết, để biến tính vật liệu, chúng
ta có thể tác dụng lên các mặt như cơ, lý, hóa của vật liệu. Nhưng ở đây, chúng tôi tập
trung vào việc xử lý hóa học bề mặt của vật liệu CNTs để biến tính nó. Việc xử lý hóa
học có thể hiểu đơn giản là dùng các tác nhân hóa học tác dụng lên các nguyên tử
cacbon trên ống nhằm gắn các nhóm chức hóa học lên bề mặt ống, làm tăng khả năng
tương tác h
oá học, thông qua đó tăng khả năng hòa tan và phân tán vật liệu đồng đều
trong các dung môi và các vật liệu khác. Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều nhóm
nghiên cứu thực hiện việc biến tính CNTs và vì thế cũng có rất nhiều phương pháp
biến tính CNTs khác nhau, dưới đây chúng tôi xin trình bày một số phương pháp
chính.
Hình 1.4. Một số cách biến tính lên bề mặt của SWNTs
;
A biến tính bằng các nhóm sai hỏng; B biến tính bằng các liên kết cộng hóa trị;

C bi
ến tính bằng các hoạt chất; D biến tính bằng các polyme [21]
8
* Biến tính bằng axít
Phương pháp này là dùng các chất ôxi hóa mạnh ôxi hóa không hoàn toàn ống
nanô cacbon để gắn các nhóm chức dạng
–COOH lên thành CNTs. Sự biến tính được
thực hiện bằng cách rung siêu âm CNTs trong hỗn hợp axít sunfuric và axít nơtric đậm
đặc. Nếu tăng nhiệt độ phản ứng l
ên cao thì có thể dẫn tới hiện tượng mở nắp ống và
hình thành các l
ỗ trên ống. Sản phẩm cuối cùng thường là các mảnh ống có kích thước
khoảng 100-300 nm và trên đầu các ống lúc này được gắn các nhóm chức hoạt động,
thông thường l
à nhóm –COOH. Đồng thời sự biến tính cũng xảy ra ở trên các khuyết
tật dọc theo theo chiều dài ống. Phương pháp biến tính theo kiểu này có ưu điểm là
v
ẫn duy trì được các tính chất điện và cơ học của CNTs. Các sản phẩm ôxi hóa CNTs
chứa nhóm cacbonyl (-COOH) này có rất nhiều hữu ích, nó có thể được tiếp tục biến
đổi th
ành các nhóm chức khác như este, amin,… hay một số nhóm chức khác [3, 11,
18].
Hình 1.5. (a) Các defect ở đầu, (b) thân ống CNTs [25]
Mặt khác, sự xuất hiện của các nhóm cacbonyl trên ống làm giảm đáng kể lực
hút Van Der Waals giữa các ống nanô làm việc phân tách các bó ống thành các ống
riêng biệt trở nên dễ dàng hơn. Hơn nữa, việc gắn các nhóm chức thích hợp sẽ làm cho
CNTs có kh
ả năng tan vào trong nước hoặc tan vào các dung môi hữu cơ khác, từ đó
có thể mở rộng ứng dụng CNTs vào các lĩnh vực khác nhau. Bằng cách gắn các polime
ưa nước (như polime êtylen glycol) vào CNTs trên cơ sở phản ứng của nhóm cacbony

l
người ta đã làm tăng tính tan của CNTs trong nước lên cao (khoảng vài chục phần
trăm gam trong 1
ml). Khi muốn tạo khả năng tan trong các dung môi hữu cơ người ta
gắn các nhóm amit vào CNTs.
Defects
9
Hình 1.6. Các phương pháp biến tính MWCNTs [10]
* Biến tính CNTs bằng các phản ứng cộng hợp
Bằng các phản ứng cộng hợp người ta có thể gắn trực tiếp các nhóm chức lên
trên h
ệ thống CNTs. Các tác nhân hoạt động cao được sử dụng (như nguyên tử tự do,
gốc, cacben, nitren) thông qua các phản ứng hoạt hoá bởi nhiệt ta có thể gắn lên CNTs
nhi
ều loại nhóm chức khác nhau, các phản ứng tiêu biểu được trình bày trên hình 1.7
[3].
Đầu tiên, người ta flo hoá CNTs bằng cách thổi khí flo qua CNTs ở nhiệt độ 150-
325
0
C sau đó nguyên tử flo trên CNTs có thể được thay thế bởi nhiều nhóm chức
khác nhau thông qua phản ứng thế nucleophyl. Phương pháp này là một phương pháp
êm dịu để gắn các nhóm chức lên CNTs. Các tác nhân nucleophyl thường được sử
dụng là rượu, amin, các tác nhân Grinnarg, các hợp chất liti ankyl. Bằng cách thực
hiện phản ứng này người ta có thể chức hoá được 15% các nguyên tử cacbon trên
thành
ống ngoài của CNTs. Mặt khác, nếu ta dùng các loại hợp chất chứa hai chức có
thể gắn được hai ống với nhau [3, 18].
10
Hình 1.7. Các phản ứng cộng hợp để gắn các nhóm chức lên CNTs [3]
* Biến tính CNTs thông qua phản ứng thế

Hình 1.8. Biến tính CNTs thông qua các phản ứng thế nhóm florua trên CNTs [3]
11
Ảnh hưởng của các nhóm chức tới vật liệu CNTs
*Đặc trưng phổ Raman
Tán xạ Raman là một kỹ thuật quan trọng được ứng dụng để nghiên cứu sự thay
đổi bề mặt v
à cấu trúc của MWCNTs. Phổ tán xạ Raman của MWCNTs thuần,
MWCNTs được l
àm sạch và MWCNTs biến tính bằng tác nhân Fenton thể hiện trên
hình 1.9. Ph
ổ Raman thể hiện vùng hấp thụ tại số sóng 1580 cm
-1
(dải G), dải G đặc
trưng c
ho khả năng xắp xếp theo trật tự cấu trúc. Tại số sóng 1330 cm
-1
(dải D) thể
hiện sự xắp xếp bất trật tự về cấu trúc, tạp chất hay các sai hỏng mạng trong mẫu
MWCNTs [16,27]. Độ sai hỏng cấu trúc và những thay đổi bề mặt của vật liệu
MWCNTs được đánh giá
thông qua tỉ số I
D
/I
G
[30]. Trong các trường hợp, với
MWCNTs thuần chưa qua xử lý làm sạch có tỉ số I
D
/I
G
lớn hơn so với vật liệu

MWCNTs đ
ã qua xử lý. Do quá trình xử lý làm sạch, một số tạp chất lẫn trong hỗn
hợp vật liệu MWCNTs đã được loại bỏ hoàn toàn dẫn tới cường độ tỉ đối ở dải G được
tăng cường trong khi dải D giảm xuống. Trong trường hợp khác, cường độ tỉ đối I
D
/I
G
của vật liệu MWCNTs được biến tính hóa bằng các chất oxi hóa mạnh như hỗn hợp
axit HNO
3
: H
2
SO
4
luôn có giá trị lớn hơn so với cường độ tỉ đối của vật liệu
MWCNTs đ
ã làm sạch. Nguyên nhân gây ra hiện tượng này là các tác nhân oxi hóa
m
ạnh đã làm xuất hiện các sai hỏng mạng trên bề mặt liên kết của các phân tử các bon
cấu tạo của vật liệu MWCNTs. Thời gian oxi hóa càng lâu thì cường độ tỉ đối I
D
/I
G
càng lớn chứng tỏ tỉ lệ sai hỏng mạng càng cao.
Hình 1.9. Phổ Raman của MWCMTs: a) MWCNTs chưa qua xử lý làm sạch b)
MWCNTs đ
ã làm sạch c - f) MWCNTs được xử lý bằng tác nhân Fenton:
c) 3h, d) 6h, e) 10h, f)16h [30]
12
*Đặc trưng phổ TGA

Phổ TGA cung cấp những thông tin hữu ích về MWCNTs biến tính vì tất cả các
nhóm chức hữu cơ được gắn trên bề mặt của vật liệu MWCNTs đều không bền nhiệt,
hầu hết các nhóm chức hữu cơ đều bị phân hủy bởi nhiệt độ trước khi vật liệu
MWCNTs phân hủy (hình 1.10). Với vật liệu MWCNTs tinh khiết thì trạng thái ổn
định nhiệt b
ên dưới 800
o
C với độ hao hụt khối lượng là ~ 3.4 % (hình 1.10 (a)), và vật
liệu MWCNTs-COOH (hình 1.10 (b)) có độ hao khối lượng là ~12%. Sự suy giảm
khối lượng theo nhiệt độ của vật liệu MWCNTs biến tính (Hình 1.10 (b) - (f)) là một
quá trình đa trạng thái gây ra bởi các nhóm chức khác nhau được gắn trên bề mặt của
vật liệu. Chu kỳ giảm khối lượng đầu tiên xảy ra bên dưới 200
o
C là do sự bay hơi nước
có chứa trong các mẫu vật liệu MWCNTs [6,31]. Ở chu kỳ nhiệt độ cao hơn thì quá
trình suy hao kh
ối lượng xảy ra vì quá trình phân hủy các nhóm chức hữu cơ tồn tại
trong vật liệu.
Hình 1.10. Đườngbiểu diễn TGA của (a) MWCNTs; (b) MWCNT -COOH;
(c) h-MWCNTs; (d) d-MWCNT; (e) t-MWCNT; (f) p-MWCNT [10]
*Đặc trưng phổ FTIR
Mỗi một nhóm chức hữu cơ có một dải hấp thấp thụ sóng riêng đặc trưng cho
từng nhóm chức. Chính vì vậy, phân tích phổ FTIR được sử dụng rộng rãi để xác định
các nhóm chức hữu cơ tồn tại trong vật liệu CNTs biến tính. Ví dụ, với vật liệu CNTs
biến tính bằng hỗn hợp axit HNO
3
:H
2
SO
4

sẽ có các nhóm chức -COOH gắn trên bề
mặt ngoài của vật liệu CNTs. Phổ FTIR của vật liệu MWCNTs và MWCNT - COOH
được trình bày trên hình 1.11. Sự mở rộng đỉnh phổ ở số sóng 3444 cm
-1
là đặc trưng
của nhóm -OH xảy ra trong quá trình tách nước hay nhóm -OH của nhóm carboxyl
13
[15]. Dịch chuyển phổ theo hướng số sóng thấp hơn cho biết sự tồn tại liên kết mạnh
giữa các nhóm -OH. Trong vùng phổ 1750-1550 cm
-1
là vùng thể hiện liên kết C=O
trong các môi trường khác nhau như carboxylic, ketone/quinone và liên kết vòng
nguyên t
ử C=C [24]. Trong khi đó trong dải sóng từ 1300- 950 cm
-1
đặc trưng cho sự
suất hiện của liên kết C-O với môi trường bao quanh. Dải phổ tại số sóng1550 cm
-1
luôn luôn tồn tại vì đây là dải đặc trưng cho các liên kết thơm và các liên kết >C=C<
của các cấu trúc chưa bão hòa [26]. Như được thể hiện trên hình 1.11, phổ FTIR đặc
trưng của vật liệu MWCNT
-COOH có các đỉnh đặc trưng tại số sóng 3444 cm
-1
đặc
trưng cho liên
kết -OH của nhóm carboxyl, thêm vào đó là sự xuất hiện các đỉnh tại
các số sóng gần 2900 cm
-1
chứng tỏ có sự tồn tại của nhiều liên kết hydoxyl trên bề
mặt CNTs. Liên kết C=O đặc trưng cho nhóm carboxyl (-COOH) và của

ketone/quinone suất hiện quanh đỉnh 1711 và 1638 cm
-1
[4].
Hình 1.11. Phổ FTIR của vật liệu MWCNTs và MWCNT-COOH [26]
1.2. Vật liệu Kim loại – CNTs nanocomposite
Định nghĩa chung nhất về vật liệu composite đó là vật liệu tổng hợp từ hai hay
nhiều vật liệu khác nhau tạo lên vật liệu mới có tính năng tốt hơn hẳn các vật liệu ban
đầu, khi những vật liệu n
ày làm việc riêng rẽ. Khả năng khai thác sử dụng vật liệu
composite phụ thuộc trước hết vào đặc tính cơ, lý, hóa, cấu trúc phân bố của các vật
liệu thành phần, cũng như độ bền vững của sự liên kết giữa các thành phần.
14
1.2.1. Đặc điểm vật liệu Composite
Thông thường, vật liệu composite là vật liệu nhiều pha, khác nhau về mặt hóa
học, hầu như các pha không tan vào nhau, chúng được phân cách nhau bằng ranh giới
pha, kết hợp lại nhờ các tác động kỹ thuật của con người theo một quy trình thiết kế
trước, nhằm tận dụng v
à phát triển những tính chất ưu việt của từng pha trong vật liệu
composite cần chế tạo. Những đặc điểm quan trọng của vật liệu composite:
Vật liệu composite là vật liệu nhiều pha, các pha này khác nhau về bản chất.
Tuy nhiên, trong thực tế phổ biến là composite hai pha. Pha liên tục trong toàn khối
vật liệu composite được gọi là nền (matrice). Pha phân bố gián đoạn, được nền bao
bọc, quy định gọi là cốt hay vật liệu gia cường (reinforce).
(a)
(b)
Hình 1.12. (a) Vật liệu composite nền kim loại, cốt dạng sợi và

(b) vật liệu composite nền kim loại, cốt dạng hạt [1]
Đối với vật liệu composite tỷ lệ, hình dáng, kích thước cũng như sự phân bố của
nền và cốt tuân theo các quy định được thiết kế trước.

So với vật liệu thông thường trước đây, vật liệu composite có được các đặc tính
nổi trội hơn, ưu việt hơn, trong đó có yếu tố cơ tính của vật liệu. Cơ tính của vật liệu
composite phụ thuộc vào những đặc tính sau đây:
Cơ tính của các vật liệu th
ành phần. Các vật liệu thành phần có cơ tính tốt thì
v
ật liệu composite cũng có cơ tính tốt và tốt hơn tính chất của từng vật liệu thành
ph
ần.
Luật phân bố hình học của vật liệu cốt. Khi vật liệu liệu cốt phân bố không
đồng đều, vật liệu composite bị phá huỷ trước hết ở những nơi ít vật liệu cốt. Với
composite cốt sợi, phương của sợi quyết định tính dị hướng của vật liệu, có thể điều
chỉnh được tính dị hướng này theo ý muốn để chế tạo được vật liệu cũng như phương
án công nghệ phù hợp với yêu cầu.
Tác dụng tương hỗ giữa các vật liệu thành phần. Vật liệu cốt và nền phải liên
k
ết chặt chẽ với nhau mới có khả năng tăng cường và bổ sung tính chất cho nhau. Ví
dụ liên kết giữa cốt thép và xi măng trong bê tông.
15
Tính chất của các pha thành phần được kết hợp để tạo nên tính chất chung của
composite. Tuy vậy tính chất của composite không bao hàm tất cả tính chất của các
pha thành phần khi chúng đứng riêng rẽ mà chỉ lựa chọn trong đó những tính chất tốt
và phát huy thêm.
1.2.3. Nền và Cốt
* Cốt
Như đã trình bày ở phần trên, vật liệu tổ hợp được hình thành từ hai thành phần
cơ bản l
à: nền và cốt. Trong toàn khối composite, xét về mặt sắp xếp thì cốt là yếu tố
không liên tục. Về bản chất, cốt có thể rất đa dạng tùy thuộc và tính chất của vật liệu
cần chế tạo, cốt thường là vật liệu bền ở cả nhiệt độ thường và nhiệt độ cao, có modun

đàn hồi lớn.
Trong thực tế, cốt có thể là kim loại (thép, volfram, …), các chất vô cơ (Bo,
Carbon, th
ủy tinh, gốm, …) và chất hữu cơ (polyamit, …). Hình dạng, kích thước,
hàm lượng v
à sự phân bố của cốt là những yếu tố có ảnh hưởng mạnh tới tính chất của
vật liệu composite.
Các thành phần cốt của composite phải thỏa mãn được những đòi hỏi về mặt
khai thác và công nghệ. Đòi hỏi về khai thác là những đòi hỏi như yêu cầu về độ bền,
độ cứng, khối lượng riêng, độ bền trong một khoảng nhiệt độ nào đó, bền ăn m
òn
trong môi trường axit, kiềm… Còn đòi hỏi về mặt công nghệ đó là khả năng công
nghệ để sản xuất ra các thành phần cốt và những vật liệu composite trên cơ sở những
cốt này.
Hi
ện nay, thành phần cốt của composite thường dùng là các sợi ngắn, các sợi
dài đơn, các dạng sợi tết (được tết xoắn gồm nhiều sợi lại với nhau), các cốt lưới, vải,
các băng dải sợi v
à các dạng khác với tính năng cơ lý đã được xác định.
*Nền
Trong composite, vật liệu nền là thành phần đóng vai trò rất quan trọng, nó liên
k
ết toàn bộ các phần tử của cốt tạo thành một khối composite thống nhất. Ngoài ra,
n
ền cón có tác dụng che phủ, bảo vệ cốt tránh các hư hỏng cơ học và hóa học do ảnh
hưở
ng của môi trường bên ngoài. Nền có thể là các vật liệu rất khác nhau, tính chất
của nền ảnh hưởng mạnh không chỉ đến chế độ công nghệ chế tạo mà còn đến các đặc
tính sử dụng của composite như: nhiệt độ làm việc, khối lượng riêng, độ bền riêng và
kh

ả năng chống lại các tác dụng của môi trường bên ngoài…
V
ật liệu nền giữ vai trò cực kỳ quan trọng trong việc chế tạo ra vật liệu
composite. Chính vì vậy, chúng phải đáp ứng được những yêu cầu về mặt khai thác
cũng như về mặt công nghệ.
Yêu cầu về mặt khai thác trước hết là những yêu cầu cơ lý đối với vật liệu nền,
đ
òi hỏi nền phải đảm bảo được cho vật liệu composite làm việc trong những điều kiện
16
khai thác khác nhau, phải đảm bảo được sự làm việc đồng đều hiệu quả giữa các thành
ph
ần cốt, độn. Bản thân vật liệu nền sẽ xác định vật liệu composite mới tạo ra chịu
được đến nhiệt độ n
ào. Vật liệu nền cũng quyết định khả năng chịu đựng của vật liệu
composite với các tác động của môi trường, tác động hóa học và quyết định một phần
tính chất cơ học, vật lý, điện và những đặc tính khác của vật liệu composite nói chung.
Yêu cầu về mặt công nghệ đối với vật liệu nền được đặt ra trong quá trình sản
xuất composite và các kết cấu sản phẩm từ chúng. Trong quá trình làm ra các sản
phẩm composite có một đặc điểm quan trọng phải lưu ý đó là sản xuất ra vật liệu
composite bán thành phẩm trung gian gọi là prepreg để chế tạo tiếp ra các sản phẩm.
Vật liệu nền cần phải đáp ứng được những đòi hỏi nảy sinh trong quá trình công nghệ
như: độ nhớt v
à sử đảm bảo phân bố đều các cốt bên trong, bảo đảm được sự kết dính
vững chắc giữa chất liệu nền và cốt, khả năng chế tạo trước những bán thành phẩm
theo những mục đích định trước, đảm bảo độ co tối thiểu cho vật liệu …

a) b) c) d)
Hình 1.13. a) Vật liệu Composite nền Kim loại; b) Vật liệu Composite nền Gốm;
c) V
ật liệu Composite nền Polyme; d) Vật liệu nền Composite Cacbon [1]

Chất liệu nền không những đảm bảo cho các thành phần của composite liên kết hài hòa
v
ới nhau, đảm bảo tính liền khối của vật liệu, tạo ra các kết cấu composite, phân bố lại
chịu tải khi một phần cốt đã bị đứt gãy để đảm bảo tính liên tục của kết cấu, chất liệu
nền cũng quyết định một phần lớn khả năng chịu nhiệt, chính vật liệu nền là cơ sở để
xác định phương thức công nghệ chế tạo sản phẩm. Chính v
ì vật liệu nền có vai trò
quan tr
ọng như vậy, nên ngoài cách phân loại vật liệu theo cấu trúc, người ta còn gọi
tên vật liệu composite theo tên vật liệu nền như: vật liệu Composite Kim loại, vật liệu
Composite Polyme, vật liệu Composite Cacbon, vật liệu Composite Gốm.
*Tương tác và liên kết giữa nền và cốt [1]
Nền và cốt được kết hợp thành khối composite thống nhất thông qua liên kết tại
vùng ranh giới pha. Về nguyên tắc giữa nền và cốt trong Composite ở điều kiện làm
vi
ệc bình thường không xảy ra hiện tượng khuếch tán hòa tan lẫn nhau. Tuy vậy, phụ
thuộc vào quy trình công nghệ chế tạo, hệ thống có thể trải qua các trạng thái nhiệt độ,
áp suất cao thuận lợi về mặt nhiệt động học cho các tương tác khác nhau giữa cốt và
n
ền xảy ra. Dựa vào đặc điểm người ta phân ra các dạng tương tác giữa nền và cốt:
17
- Thứ nhất, nền và cốt không hòa tan lẫn nhau và không tạo thành hợp chất hóa
học. Ví dụ các composite Al-B, Al-SiC, v.v…
-
Thứ hai, nền và cốt tương tác tạo dung dịch rắn với độ hòa tan rất nhỏ và không
t
ạo hợp chất hóa học. Phần lớn các composite nền kim loại có cốt là những kim
loại khác đều thuộc loại này. Ví dụ các composite như: Nb-W, Ni-W, v.v…
-
Thứ ba, nền và cốt phản ứng với nhau tạo thành hợp chất hóa học ví dụ như :

Al-SiO
2
, Ti-SiC.
Tùy thu
ộc vào dạng liên kết, giữa nền và cốt sẽ hình thành mối liên kết nhất định. Độ
bền của composite chịu ảnh hưởng rất mạnh vào độ bền liên kết cốt - nền.
Hình 1.14. Cấu tạo của vật liệu composite gồm nền, cốt và vùng tiếp giáp [1]
Vùng trung gian là vùng tiếp xúc giữa cốt và nền và nó thường là yếu tố có tính
quyết định đến các tính chất cơ học và các thuộc tính khác nữa của composite. Vùng
trung gian chính là nơi chuyển tải trọng từ nền sang cốt nên tác động đầu tiên của nó
chính là tác động đến độ bền. Có nhiều yếu tố tác động đến th
ành phần và thể tích của
vùng chuyển tiếp.
Đầu ti
ên, là tính thấm ướt, tức là pha nền ở trạng thái lỏng phải dễ dàng thấm ướt
pha gia cường trước khi đóng rắn. Nhưng thực tế không phải lúc n
ào cũng có liên kết
nền - cốt lý tưởng do bản chất hoá lý của các vật liệu rất khác nhau. Trong trường hợp
này, cần phải thêm chất thấm ướt để cải thiện khả năng thấm ướt cốt - nền.
Trong vật liệu composite tồn tại sáu kiểu liên kết cơ bản giữa cốt và nền đó là:
liên k
ết cơ học, liên kết nhờ thấm ướt, liên kết phản ứng, liên kết phản ứng phân đoạn,
liên kết Oxit, liên kết hỗn hợp. Trong những loại liên kết này, liên kết cơ học có một vị
trí quan trọng, đây là kiểu liên kết thực hiện nhờ khớp nối thuần túy cơ học giữa nền
và cốt thông qua độ mấp mô bề mặt hoặc do lực ma sát.