石墨烯表面改性及其在聚合物导电复合材料中的应用研究

石墨烯作为一种新型的二维碳纳米材料,引起了科学家们极大的兴趣。其中石墨烯/聚合物复合材料具有优异的导电性能,广泛应用于电子、电气等领域。石墨烯片层易于团聚,在聚合物基体中分散不均匀,严重影响了石墨烯/聚合物复合材料的导电性能,需要对石墨烯及其衍生物进行表面改性。表面改性能有效地提高石墨烯在聚合物基体中的分散性,改善石墨烯与聚合物基体的相容性。文中介绍了石墨烯的共价改性(亲核取代反应、亲电取代反应、缩聚反应)和非共价改性(表面活性剂吸附、杂化修饰)的方法,以及对石墨烯/聚合物复合材料导电性的影响,总结了2种改性法的优缺点,最后展望了石墨烯改性及其在聚合物导电复合材料应用方面的研究方向。

ABS/石墨复合材料的交直流导电特性及流变性能

研究了石墨填充丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)复合材料的直流(DC)和交流(AC)导电特性和线性粘弹行为。电性能测试结果表明,石墨体积分数为13.21%~16.36%时,ABS/石墨复合材料的DC电阻率突降6个数量级,说明发生电学逾渗;同时,AC电阻率在低频区不随频率而变化,且AC阻抗复平面图中阻抗实部与阻抗虚部呈现半圆弧,进一步证明导电网络的形成。流变性能测试结果表明石墨体积分数为10.24%~13.21%时复合体系的储能模量和复数黏度出现跳跃,损耗因子(tanδ)的峰值减小且逐渐向高频移动,说明复合体系从"类液态"转变为"类固态",发生流变逾渗现象。流变逾渗阈值小于导电逾渗阈值是因为传递电子时石墨之间的距离比阻碍聚合物分子链运动时石墨之间的距离小。

聚合物基柔性导电应力应变复合材料的研究进展

柔性导电应力应变材料具有优异的拉伸性、导电性,在传感器、可折叠电子设备等方面有广泛的应用,其中聚合物基柔性导电应力应变材料因制备方法简单且性能优异而受到广泛的关注。文中综述了应用于应力应变传感方面的聚合物基柔性导体的制备方法的研究进展,包括直接混合法、表面改性法、喷涂打印法和渗透填充法以及表征手段,并总结了该领域存在的问题,展望了该领域今后的研究方向。

超临界流体剥离制备石墨烯研究进展

石墨烯作为一种新型二维碳纳米材料,具有极好的物理性质和极大的应用潜力。如何大规模制备高质量、低成本的石墨烯是石墨烯产业化的关键问题。本文综述了石墨烯的制备方法及其优缺点,详细介绍了超临界流体剥离制备石墨烯的原理、研究现状及表征方法。讨论了超声波和芘基聚合物辅助超临界流体剥离制备石墨烯法的特点。超临界流体剥离制备石墨烯法设备简单、条件易达到、产品质量高,为石墨烯的工业化生产提供了新的思路。

聚合物基柔性导电复合材料的制备和研究进展

柔性可穿戴电子器件的研制是未来科技发展的方向之一,柔性导电材料是可穿戴电子器件的重要支撑材料。由于聚合物具有优异的柔性,由聚合物基导电复合材料制备柔性导体是一种重要的途径和方式。文中从制备和表征方法方面归纳了聚合物基柔性导电复合材料的研究进展,重点阐述了实现柔性导体的关键因素,即聚合物优异高弹性的保持和可拉伸的稳定的导电网络的实现,详细介绍了简易地利用高弹性基体和纳米填料的直接共混法和目前应用较多的结构可拉伸导体的设计与制备,并总结了目前研究中存在的问题。

基于交流阻抗的聚乙烯/碳纳米管导电复合材料的室温逾渗性能

聚合物基导电复合材料的室温逾渗机理是其使用和制备的重要基础。为了阐述聚乙烯/碳纳米管导电复合材料的室温逾渗性能,文中基于交流阻抗的分析思路和方法,采用电阻电容的等效电路模拟复合材料中的电学性能。以熔融法制备的高密度聚乙烯(HDPE)/碳纳米管(CNTs)复合材料为研究对象,测试其室温下的电学性能与CNTs含量间的关系,其中交流(AC)阻抗测试频率范围为100Hz到106.5Hz。当碳纳米管质量分数为0.5%时复合材料的电导率升至10^(-6)S/cm,表明复合材料中逾渗网络已初步形成。随频率变化的AC阻抗可清晰地展示HDPE/CNTs中导电网络的形成过程,并表明在导电复合材料的电学逾渗中,复合材料的导电机理逐渐由电容主导向电阻主导变化。

碳纳米管在聚合物中的取向研究进展

以碳纳米管(CNTs)在聚合物中的定向排列为中心,综述了CNTs取向的目的、取向方法及其特点、取向表征及其取向后对聚合物性能影响的研究进展。

ABS/不锈钢纤维/石墨导电复合材料的导电特性

以丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(ABS)为基体,不锈钢纤维(SSF)和石墨为混杂导电介质制备了ABS/不锈钢纤维/石墨0-1-3复合体系。采用动态机械分析(DMA)、数字万用表和旋转流变仪等研究了复合材料的导电渗流行为、流变渗流特性的关联性及在DMA多频应变模式-动态微力场下的阻温特性与导电机理。结果表明,石墨的加入可明显提高复合体系的渗流导电能力;复合体系的导电渗流与流变渗流的渗滤阀值相近,均约为15%;在动态交变微载荷下,电阻率强烈的依赖于振动频率和温度,随着温度的升高,出现电阻正温度效应(PTC)和电阻负温度效应(NTC);且频率越高,SSF含量越低,复合体系的PTC转变温度越高。

不锈钢纤维-石墨/ABS-PVDF复合材料相转变与导电特性

以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）和聚偏氟乙烯（PVDF）为基体,不锈钢纤维（SSF）和石墨为导电填料,通过熔融法制备SSF-石墨/ABS-PVDF导电复合材料,探究了其导电性能及流变性能。讨论了SSF/ABSPVDF复合体系中导电填料的分布、导电性能及基体的相转变行为。结果表明：SSF倾向于分布在PVDF相中,当SSF含量为20wt%时,SSF/ABS-PVDF复合材料的电阻率随PVDF比例增加,先降低经历一个平台期后继续降低。PVDF在ABS-PVDF复合基体中含量为30wt%~40wt%和70wt%~80wt%时,SSF/ABS-PVDF复合材料出现相态转变行为。当SSF含量为16.84wt%和25wt%~30wt%时SSF-石墨/ABS-PVDF复合材料出现二次逾渗的现象,且与其动态模量及复数黏度的变化相符合。