基于Pickering乳液技术制备高强度和高透明的纤维素纳米纤维/聚苯乙烯复合材料

利用纤维素纳米纤(CNFs)稳定的油相中含有聚苯乙烯(PS)的O/W型Pickering乳液凝胶,经进一步真空过滤、溶剂洗涤和热压过程制备了CNFs增强的PS(CNFs/PS)复合材料。所得的C-CNFs/PS复合薄膜材料具有独特的多尺度的三维交联网络结构。其中,大部分PS以鹅卵石状镶嵌在微米级的三维交联网络结构中,而其则由初始的相互缠结交联的CNFs与少量PS形成的CNFs/PS复合片层构成。所得的复合材料具有良好的热稳定性、优异的透明性和力学性能。当CNFs的含量为48%时,其最佳拉伸强度为63 MPa,与纯PS相比,提高了约4.5倍,同时在600~800 nm的波长范围内保持约87%的优异透光率。

纤维素纳米纤丝-还原氧化石墨烯/聚苯胺气凝胶柔性电极复合材料的制备与性能

利用高长径比的纤维素纳米纤丝(CNF)与片层结构的氧化石墨烯(GO)形成的CNF-GO复合水凝胶经抗坏血酸还原制备出CNF-还原氧化石墨烯(rGO)复合水凝胶材料。通过冷冻干燥法得到CNF-rGO复合气凝胶,并进一步通过苯胺单体在CNF-rGO复合气凝胶的孔道内原位聚合制备出CNF-rGO/聚苯胺(PANI)气凝胶柔性电极复合材料。研究了不同苯胺、CNF和GO的质量比对CNF-rGO/PANI气凝胶柔性电极复合材料的结构形貌和电化学性能的影响。结果表明,苯胺原位聚合后所得CNF-rGO/PANI复合气凝胶仍具有紧密的三维多孔网络结构。与rGO/PANI气凝胶电极复合材料相比,CNF-rGO/PANI气凝胶电极复合材料具有更理想的电容行为。当CNF与GO质量比为60∶40,PANI添加量为0.1mol时,CNF-rGO/PANI气凝胶电极复合材料比电容可达85.9F·g-1,且其电化学性能几乎不受弯曲程度的影响,展现出了良好的柔韧性和电化学性能。

Pickering乳液技术制备纤维素纳米纤丝-还原氧化石墨烯/聚甲基丙烯酸甲酯电磁屏蔽复合材料

利用纤维素纳米纤丝(CNF)和氧化石墨烯(GO)共稳定的含有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的Pickering乳液法,并经抽滤、还原、热压等工艺制备高性能的纤维素纳米纤丝-还原氧化石墨烯/聚甲基丙烯酸甲酯(CNF-rGO/PMMA)电磁屏蔽复合材料。通过调节油相中聚合物的质量浓度、水油体积比,从而调控GO在复合材料中的质量分数。研究GO还原方式、质量分数及热压过程对所制备的CNF-rGO/PMMA电磁屏蔽复合材料的形貌结构与性能的影响。CNF-rGO/PMMA电磁屏蔽复合材料中GO经水合肼处理后有效还原为rGO,热压工艺使包裹在PMMA颗粒外的CNF-rGO片层与PMMA颗粒紧密堆积并形成交联的三维导电网络从而具有优异的导电率,在X波段不同频率(8.2~12.4 GHz)下具有良好的电磁屏蔽效能及稳定性,电磁屏蔽效能可达20 dB以上,可用于民用电磁屏蔽材料。