基于细菌纤维素的导电功能复合材料的制备及用于导电纸

以具有三维纳米纤维网络结构的细菌纤维素(BNC)为支撑基底,碳纳米管(CNT)或聚吡咯(PPy)为填充导电材料,通过原位生物培养复合制备导电功能复合材料,并将其应用于导电纸。采用了静态浅瓶培养、动态水平转鼓培养,以及氧化聚合法制备了多种BNC基导电功能复合材料,并对各导电复合膜的产量、宏观及微观(SEM)形貌、力学性能、结晶度、比表面积、导电性能等进行表征,探究最优的制备方式及反应条件,制备出性能优异的BNC基导电纸。结果表明,水平动态转鼓的发酵方式使得CNT的分布更均匀,动态制备的D-BNC/CNT复合膜的电导率随着CNT的负载量增加而增加,质量浓度为1%(wt)的D-BNC/CNT复合膜的电导率(0.94 S/cm)约为静态制备的S-BNC/CNT(0.015 S/cm)的62倍。氧化聚合法制备的D-BNC/PPy导电复合膜,在浓度为0.4%(wt)时力学性能(杨氏模量为3.65 MPa)与导电性能(电导率为0.14 S/cm)最优。D-BNC/1%(wt)CNT/0.4%(wt)PPy导电纸与市售的导电纸相比,导电性能具有明显的优势(二极管的光亮强度更大),导电率达到2.87 S/cm,并且具有超高的柔韧性。

碳纳米管导电纸的制备及改性研究

以纸纤维作为载体,碳纳米管(CNTs)为导电剂,采用普通造纸的工艺制成碳纳米管导电纸。通过对碳纳米管的石墨化处理改性导电纸性能,采用X射线衍射、热重分析、扫描电子显微镜、四探针电阻仪、矢量网络分析仪等对其表征。研究表明,当纸纤维和碳纳米管加载比为1∶1时,碳纳米管经石墨化改性后,导电纸电导率和导热系数大幅增大,在175~2 700 MHz频段,电磁屏蔽效能提高到-28^-35dB,对比未石墨化碳纳米管导电纸屏蔽效能平均提高10dB。

碳纤维导电纸的性能及应用

通过对碳纤维含量、纸张定量对导电纸导电性及其力学性能影响的探讨,研究了由碳纤维与植物纤维抄造的导电纸的性能,对导电纸的导电原理进行了理论探讨与阐述,并就导电纸的应用进行了简单介绍。研究表明,由碳纤维和植物纤维抄造的导电纸导电性能良好,通过改变碳纤维含量及纸张定量可以制造出不同导电性能的导电纸。

关于用四针法测量条形导电纸电阻的研究

该文将本来用于测量金属材料电阻的四针法移植到导电纸上。导电纸的均匀性比金属差，但只需小电流即能工作。研究表明，该方法对无限大平面导电纸是可行的。继而对管形导电纸作了尝试。最后对条形导电纸的电阻测量总结出经验公式。

碳纤维-碳纳米管复合导电纸的制备及电磁屏蔽性能研究

研究了以碳纳米管（CNTs）和碳纤维（CF）作为复合导电剂的导电纸。通过高速剪切的方法将分散好的导电剂和纸浆纤维素在水溶液中复合,经真空抽滤法沉积得到导电纸。纤维状的导电剂与纸浆纤维搭建成三维导电网络,表现出了良好的柔韧性、导电性和电磁屏蔽性能。采用扫描电子显微镜、四探针电阻仪、矢量网络分析仪对其进行表征。研究表明,当碳纤维和碳纳米管以1∶1比例添加作为复合导电剂时,碳纤维-碳纳米管复合纸的导电性能和电磁屏蔽性能较碳纤维或碳纳米管单一导电剂提高明显。复合导电纸的电导率达到280.1 S/m,在175-1600MHz频段电磁屏蔽效能达到37-44 d B,较碳纤维纸提高2 d B,较碳纳米管纸提高10 d B。

碳纤维导电纸导电性能影响因素的研究

研究了碳纤维(CF)长度、湿压榨条件、植物纤维打浆及用量对导电纸导电性能的影响,结果表明,CF长度对纸张导电网络通路的形成有重要影响,而打浆、湿压榨及植物纤维用量对CF间的接触电阻有重要影响。通过调整CF长度、植物纤维用量及抄造工艺条件可以优化导电纤维网络,提高导电纸导电性。

聚苯胺/纸浆纤维复合制造导电纸(Ⅰ)——吸聚条件对导电纸性能的影响

采用原位吸附聚合法使苯胺聚合于纸浆纤维的微孔壁中制备了导电纸。系统地研究了氧化剂K2S2O8和(NH4)2S2O8用量、反应温度、反应时间等对导电纸表面电阻率的影响,优化了制备导电纸的最佳吸聚条件:聚合时间105 min,反应温度5℃,氧化剂的用量取决于氧化剂的种类,当K2S2O8为氧化剂时,氧化剂与苯胺质量比为1∶2最佳,导电纸的表面电阻率为481Ω/cm2;当(NH4)2S2O8为氧化剂时,氧化剂与苯胺质量比为3∶4最佳,导电纸的表面电阻率可达108Ω/cm2。作为氧化剂,(NH4)2S2O8优于K2S2O8。

碳纳米管导电纸制备及其电磁屏蔽性能研究

研究了一种新型柔性碳纳米管复合导电纸。以纸纤维作为载体,晶须状碳纳米管为导电剂,通过高速剪切的方法制备纸纤维与碳纳米管悬浮液,使碳纳米管均匀分散并吸附在纸纤维。经过真空抽滤,悬浮液均匀沉降形成致密的纤维网。烘干后轧制成碳纳米管-纸纤维复合导电纸。采用扫描电子显微镜、四探针电阻仪、矢量网络分析仪对其进行表征。研究表明当纸纤维和碳纳米管加载比为1∶1时,碳纳米管导电纸表面电阻可达28Ω/□,体积电阻率可达2.32Ω·cm。在175~2700 MHz频段,碳纳米管导电纸电磁屏蔽效能为-18^-31 dB,多层碳纳米管导电屏蔽效能可达-24^-37 dB。

气相聚合法制备聚吡咯导电纸

采用气相聚合法制备了导电纸,探讨了聚合反应中氧化剂浓度、处理时间、干燥时间、反应时间等因素对聚吡咯导电纸性能的影响。结果表明,将原纸在浓度为1.5mol/L的氧化剂溶液中处理1min、50℃下烘干1min后置于真空度为0.06MPa的封闭器皿中与吡咯单体进行聚合反应10min,然后在室内自然晾干,所得导电纸的导电性能良好,表面电阻率可低至20Ω/cm^2。同时发现此方法不宜采用对甲苯磺酸进行掺杂。通过强度测定表明,该方法制得导电纸的定量和抗张强度均有增加,纤维零距抗张强度降低。

十八胺改性碳纳米管导电纸的性能研究

以多壁碳纳米管为导电剂,通过十八胺修饰改性,使用常规印刷技术,将经过十八胺修饰后的碳纳米管沉积于纸纤维网络上,制成可运用于电子器件的碳纳米管导电纸,并运用扫描电子显微镜、矢量网络分析仪、红外光谱仪与表面电阻测量仪对其进行表征。结果表明,经过十八胺修饰过的碳纳米管,其分散性能提高,表面电阻率大幅度下降,电磁屏蔽性能大幅提高。

聚苯胺/纸浆纤维复合制造导电纸(Ⅱ)——掺杂条件对导电纸性能的影响

以过硫酸铵为氧化剂,采用原位吸附聚合法,将苯胺聚合于纸浆纤维的微孔壁中以制造导电纸。系统地研究了掺杂酸种类、掺杂酸浓度、二次掺杂温度、二次掺杂时间及共掺杂等掺杂条件对导电纸性能的影响。研究表明,有机磺酸(对甲苯磺酸和磺基水杨酸)和硫酸的掺杂效果较好,掺杂酸浓度为0.6 mol/L,二次掺杂温度低于35℃和时间少于7.5 h时导电纸的表面电阻率较低。将对甲苯磺酸和硫酸共掺杂,二者的物质的量比为2∶1时,可获得最佳的掺杂效应。

碳纤维导电纸的研究现状及其应用

和其他碳纤维复合材料相比,由于碳纤维导电纸具有轻薄柔软,可复合性强的优点,因此在许多领域都得到了广泛应用。基于碳纤维导电纸的不同应用领域,主要介绍了碳纤维导电纸的性能特点、制备工艺及其在各领域内的研究进展,同时对碳纤维导电纸的前景进行了展望。

稀土氧化物和碳纳米管共掺导电纸的电磁屏蔽性能研究

以纸纤维作为基体,稀土掺杂碳纳米管作为导电剂,采用高速剪切分散工艺混合均匀,通过真空抽滤制备碳纳米管复合导电纸,并研究了其电磁屏蔽性能。采用扫描电子显微镜、四探针电阻仪和矢量网络分析仪对其进行表征。结果表明,分别采用CeO_2、Pr_6O_(11)和Sm_2O_3掺杂碳纳米管作为导电添加剂。CeO_2作为稀土添加剂时,电磁屏蔽性能最佳,导电纸的电磁屏蔽性能提高了约2dB。CeO_2稀土氧化物在碳纳米管中掺杂量从15%(wt,质量分数,下同)增加到35%时,碳纳米管导电纸的电磁屏蔽性能先增强后减弱,在CeO_2掺杂量为20%时达到最大值,在1000MHz时屏蔽效能达到-29.4dB。

导电纸的开发与应用

本文概述了导电纸的制造方法和应用领域。导电纸的主要制造方法有:导电材料与纸浆纤维混抄(湿法)、导电纤维用胶黏剂黏合或与热熔性纤维熔合(干法)、纸基用导电涂料涂布、化学镀和导电聚合物/纸浆纤维现场吸附聚合等。导电纸可广泛应用于防静电包装、电磁屏蔽、面状发热体、新能源和电化学材料、传感和致动材料等领域。

碳纳米管导电纸超级电容器

以纸纤维为基体,碳纳米管为导电剂,将分散好的碳纳米管与纸纤维混合均匀,然后进行抽滤制成碳纳米管导电纸。通过改变纸纤维与碳纳米管的比例制成不同碳纳米管含量的导电纸。利用扫描电子显微镜(SEM)、四探针电阻仪对其进行分析。以两电极体系方式检测超级电容器的性能,以1 mol/L AN/Et4NBF4为电解液,当纸纤维和碳纳米管的质量比为1∶1时,电容器比容量最大达到7.5 F/g。当纸纤维和碳纳米管的质量比为1∶3时,导电纸表面电阻下降到4.7Ω/sq,循环5 000次后,比容量保持1.8 F/g,电容量可以保留95%。

制备条件对聚吡咯/纸浆纤维导电纸导电性的影响

采用原位吸附聚合法使吡咯在纸浆纤维中吸附聚合制备了导电纸,研究了制备条件如投料比和投料顺序、反应条件及干燥方式等对导电纸导电性的影响.导电纸的最佳制备条件为：吡咯用量50%.FeCl3与吡咯摩尔比为2：1,对甲苯磺酸与吡咯摩尔比为2：1,投料顺序为纸浆→FeCl3→对甲苯磺酸→吡咯,反应温度0～5℃（冰浴）,充氮气保护,搅拌速度500r/min,反应时间2h,浆浓1%,高温干燥.导电纸的表面电阻率随放置时间的延长而呈近似线性增大.

碳纤维导电纸及其复合材料的开发与应用

介绍了碳纤维导电纸的制造方法,分析了影响其导电性能的因素,综述了碳纤维导电纸及其复合材料的应用。研究表明:碳纤维的长度、表面处理、质量分数、填料等是影响碳纤维导电纸导电性能的主要因素,碳纤维导电纸及其复合材料可在防静电和屏蔽、面状发热、耐热阻燃、燃料电池、高保真扬声器、生物医用等材料领域广泛应用。

聚焦电流法隧道超前探测导电纸模拟

为了解决传统直流电法隧道超前探测易受旁侧影响的问题,文章根据侧向测井的电极系布置,研究和提出了三种聚焦电流法隧道超前探测电极布置方式。在导电纸实验中,通过不同的电极排列方式和实验参数设置,研究和分析了聚焦电流法隧道超前探测效果的影响因素及其探测曲线特征。导电纸实验表明:聚焦电流法具有较好的超前探测效果,并且数据处理解释简单。

纳米管协同碳纳米管导电纸对石墨负极性能的影响

以碳纳米管(Multi-walled carbon nanotubes)为导电剂,协同以碳纳米管和纸纤维复合成的CNTs导电纸为集流体,对石墨负极进行电化学改性。石墨化处理碳纳米管作为负极的添加相,采用XRD、SEM和TGA对其分析。结果表明,对比单纯的石墨/铜箔负极,掺杂0.8%(质量分数)石墨化碳纳米管的石墨/铜箔负极,电池比容量由304mAh/g变为308mAh/g,相差不大,但循环效率由86%升至92%;使用CNTs导电纸做集流体时,掺杂0.8%(质量分数)石墨化碳纳米管的石墨/CNTs导电纸负极,比容量由308mAh/g升至401mAh/g,提高30%,循环效率由92%升至95%,提高3%。说明碳纳米管协同CNTs导电纸对石墨负极具有积极的改性意义。

不同导电剂导电纸的电磁屏蔽效能研究

研究了碳纳米管、石墨、炭黑及其混合材料作为导电剂与纸纤维复合制成导电纸的电磁屏蔽的效能。采用普通造纸法成型导电纸。使用扫描电子显微镜、四探针电阻仪、矢量网络分析仪对其进行表征,其中炭黑导电纸的电磁屏蔽效能最好,屏蔽效能为-28^-35dB。掺杂碳纳米管对石墨的导电性和屏蔽性能改变巨大。在2500MHz以上碳纳米管导电纸屏蔽效能接近并超越炭黑导电纸,表明碳纳米管在高频率情况下表现出更强的屏蔽能力。