碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)因优异的物理、力学性能及可控生长的特点,在很多领域具有广泛的应用前景。垂直取向碳纳米管阵列和碳纳米管海绵中,具有纳米尺寸空间,对高分子材料的结晶行为、玻璃化转变行为具有明显的影响。CNTs与高分子复合材料的研究受到了广泛关注。首先,我们采用化学气相沉积法制备垂直取向碳纳米管阵列(carbon nanotube arrays,CNTA),将聚偏氟乙烯三氟乙烯(polyvinylidene fluoride trifluoroethylene,P(VDF-TrFE))填充到 CNTA 管间纳米孔道中,制备了 P(VDF-TrFE)/CNTA复合材料。CNTs的存在使P(VDF-TrFE)分子链和极性β相的片晶发生了取向,铁电性能大大提高。另外,我们利用上述方法制备了聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)/CNTA复合材料,研究发现,复合材料的结构,即CNTs取向是影响复合材料的玻璃化转变温度(glass-transition temperature,Tg)的重要因素。CNTs管壁附近的PMMA链运动能力较低,导致Tg增加。而附着在CNTs壁上PMMA薄膜的自由表面层,PMMA链运动能力强,导致Tg减小。对于附着在CNTs上的PMMA来说,界面层中链运动能力低的PMMA主导复合物的玻璃化转变行为,PMMA/CNTA复合材料的Tg明显高于对应的PMMA本体样品Tg。我们还系统地研究了附着在碳纳米管海绵(carbon nanotube sponges,CNTS)以及氧化石墨烯(grapheneoxide,GO)上聚合物薄膜(PMMA、聚苯乙烯(polystyrene,PS))的玻璃化转变行为。附着在基底上的聚合物薄膜,与基底局部接触的界面层和链运动能力较高的自由层共同决定着薄膜的 Tg。我们通过十二烷基硫酸钠(sodiumdodecylsulfate,SDS)来调节聚合物薄膜与基底间界面相互作用,研究了自由层与界面层对聚合物薄膜玻璃化转变行为的影响。实验结果表明,对于附着在基底上的聚合物薄膜来说,当薄膜与基底间相互作用较强时,薄膜的Tg接近聚合物本体。然而,当与基底相互作用较弱时,聚合物薄膜的Tg主要受自由表面层影响。