银纳米线/聚乙烯醇导电复合材料的逾渗特性研究

采用多元醇法制备了长径比约为240的银纳米线(AgNWs),以聚乙烯醇(PVA)为基体、AgNWs为导电填料制备了导电复合材料;基于排斥体积理论和几何相变理论对银纳米线/聚乙烯醇导电复合材料的逾渗阈值进行了分析和预测。结果表明,基于排斥体积理论计算得到的逾渗阈值(0.5816%)小于实际复合材料的实测数据;基于几何相变理论模型对材料逾渗阈值的拟合数据约为1.25%～1.31%,与实验测试得到的复合材料逾渗转变浓度范围一致性较好。因此,利用几何相变理论进行复合材料逾渗阈值和电导率的预测对于AgNWs/PVA导电复合材料的设计、制备及性能评价具有重要的指导作用。

基于银纳米颗粒/铜纳米线复合材料的电化学无酶葡萄糖传感器

以抗坏血酸为还原剂在均匀的铜纳米线(CuNWs)表面将硝酸银还原,成功制备出不同负载量的Ag纳米颗粒均匀生长在铜纳米线(AgNPs/CuNWs)上的复合材料.利用循环伏安法检测AgNPs/CuNWs修饰电极对葡萄糖的电催化性能,发现Ag颗粒负载量质量分数为5.57%时具有最佳的电流响应,同时对葡萄糖分子表现出良好的电催化活性,灵敏度高达693.1μA(mmol/L)^(-1) cm^(-2),宽线性范围0.01~4.18 mmol/L,低检测限为3.4μmol/L(S/N>3),对血液中的一些干扰物具有出色的抗干扰性,并具有超过两周的高稳定性.此无酶葡萄糖传感器表现出良好的稳定性和高选择性,在电化学无酶葡萄糖检测中具有良好的应用前景.

银纳米线石墨烯复合材料制备及其抑菌能力研究

以聚乙烯基吡咯烷酮、乙二醇、氯化钠、硝酸银、石墨烯等为原材料,采用水浴法合成银纳米线石墨烯复合材料。用扫描电镜、X射线能谱对银纳米线石墨烯复合材料进行表征,以大肠杆菌为实验对象对复合材料的抗菌性能进行研究。结果表明:获得的银纳米线长为3-10μm,线宽为50-100 nm,纳米线负载在石墨烯上,分布均匀,该材料具有高比表面积与吸附能力,同时石墨烯与银的高导电性使其表现出较好的抑菌能力,复合材料的浓度在3 mg·mL-1时能稳定地抑制大肠杆菌的生长,有利于保持饮用水质量的稳定。同时,该复合材料性能稳定,且极易与水分离,能避免在水中残留,防止饮用水的二次污染。

聚乳酸/银纳米线纳米复合材料的制备与结晶行为

采用多元醇法合成银纳米线(AgNWs),并使用油酸(OA)对其进行表面改性;然后采用溶液浇铸法制备了聚乳酸(PLA)/AgNWs纳米复合材料。采用X射线衍射和傅里叶变换红外光谱表征了AgNWs的晶体结构、微观形貌和组成。扫描电子显微镜结果显示,AgNWs的长径比约为428,修饰OA后的AgNWs在PLA基体中分散均匀。采用差示扫描量热仪和偏光显微镜研究了PLA/AgNWs的玻璃化转变和结晶行为,结果表明,加入AgNWs使PLA基体的玻璃化转变温度下降了5~6℃;等温和非等温结晶行为研究显示,少量的AgNWs能够促进PLA结晶,而过量的AgNWs对PLA的结晶有一定的阻碍作用;当AgNWs质量分数为5%时,PLA基体的成核密度、结晶度、结晶速率达到最大。

P(VA-g-MAA)/Ag气敏传感复合材料的制备与性能研究

近年来,化工厂爆炸事故层出不穷,有毒、易燃气体泄漏带来的安全风险与日俱增,设计制备监测气体的高分子气敏传感材料是迫切需要解决的问题。高分子/纳米银导电复合材料可以作为高分子气敏传感材料,用于检测易燃易爆有毒有害气体。以硝酸铈铵为引发剂,将甲基丙烯酸接枝到聚乙烯醇上,制得聚乙烯醇-接枝-聚甲基丙烯酸(P(VA-g-MAA))胶糊,然后以P(VA-g-MAA)为模板或纳米反应器,用柠檬酸三钠原位还原AgNO_(3),制得银纳米粒子导电高分子胶糊。由红外光谱测试可见,样品红外谱图有聚乙烯醇和甲基丙烯酸特征吸收峰,说明成功制备了P(VA-g-MAA)。用扫描电镜(SEM)观察所得银纳米粒子形貌,发现银纳米粒子为球形。用制得的P(VA-g-MAA)/Ag糊状物涂覆在电极片上,制得气敏传感元件,然后在不同的有机溶剂中测其电阻值,发现丙酮及石油醚溶剂响应性高,可作为检测丙酮及石油醚的气敏传感器。

PEG4000/聚苯胺形状稳定复合相变材料的制备及其储热性能

以聚苯胺气凝胶(PANI)为支撑骨架,聚乙二醇4000(PEG4000)为相变材料,银纳米线(AgNWs)为导热增强填料,采用低温氧化聚合法和真空浸渍法制备得到具有良好形状和循环稳定性的定形相变复合材料PEG4000@Ag/PANI.聚苯胺气凝胶的高孔隙率及PEG4000与基体材料间的氢键作用和毛细作用,使得相变复合材料的最高负载率能够达到94.17%(熔融焓为165.17 J·g^(–1),凝固焓为152.77 J·g^(–1));加入AgNWs与PANI气凝胶共同搭建导热通路,提高了相变复合材料的导热性能(热导率最高为0.45 W·m^(–1)·K^(–1),比纯PEG4000提高80%);借助Ag NWs和聚苯胺优异的光吸收能力,相变复合材料的光–热转换效率达到90.61%.高储能密度、高光热转换能力和高热导率定形相变复合材料的成功制备为新型相变复合材料的合成提供了新思路,为太阳能光–热转换和储能应用提供了新材料,实现对太阳能的高效利用.

曾小亮副研究员团队利用银纳米颗粒的低熔效应在提高复合材料导热性能研究取得进展

中国科学院深圳先进技术研究院先进电子材料中心曾小亮副研究员团队主导的研究在提高复合材料导热性能研究取得进展。相应成果为"FuCJ,YanCZ,RenLL,etal.Improving thermal conductivity through welding boron nitride nanosheets onto silver nanowires via silver nanoparticles[J].Composites Science and Technology,2019,177:118-126(借助银纳米颗粒低温焊接银纳米线至氮化硼纳米片表面以提高复合材料导热性能)"。

银纳米线与氧化石墨烯复合物的制备及其抗菌性能研究

为了获得具有良好抗菌活性的材料,制备氧化石墨烯与银纳米线的复合材料.通过透射电子显微镜、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、紫外-可见光谱、X射线衍射和X射线光电子能谱对制备的氧化石墨烯、银纳米线和氧化石墨烯与银纳米线复合材料进行表征.以大肠杆菌为试验菌株进行抗菌性能试验.结果表明,氧化石墨烯与银纳米线复合材料具有明显的抗菌作用.从氧化应激理论和膜损伤理论等方面探讨了抗菌材料的抗菌机制.以DMPO(5,5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物)和TEMP(2,2,6,6-四甲基哌啶)为捕获剂,采用ESR方法分别测定了材料在光照射下产生的3种活性氧(O·-2,1O2,·OH),并采用扫描电镜法观察大肠杆菌的微观形态.

用于蓝光(405nm)激光直写的聚乙烯醇/银纳米复合材料薄膜的制备

利用紫外光诱导还原金属前躯体硝酸银(AgNO3),直接在聚乙烯醇(PVA)薄膜中生长银纳米颗粒,成功制备出PVA/Ag纳米复合材料薄膜。利用紫外-可见吸收光谱分析了银离子浓度、紫外光辐照功率和辐照时间对薄膜光谱的影响趋势。通过优化硝酸银浓度、辐照条件来调节薄膜中银纳米颗粒的尺寸和空间分布密度,成功地将此复合薄膜的等离子共振吸收峰位调节为406nm,并用于蓝光(405nm)激光直写光刻。扫描电子显微镜(SEM)观察表明,该材料中纳米颗粒分布均匀,粒径分布较窄;X射线光电子谱(XPS)证实了合成的纳米颗粒为单质银;原子力显微镜(AFM)分析显示薄膜光刻后获得了表面清晰、光滑、规整的图形。

PU/AgNWs/PDMS弹性导电复合材料的制备及性能研究

通过在预拉伸、经多巴胺改性处理的聚氨酯（PU）薄膜表面喷涂银纳米线（AgNWs）,再用聚二甲硅氧烷（PDMS）固化处理得到了性能优良的PU/AgNWs/PDMS弹性导体。研究了PU/AgNWs/PDMS弹性导体在拉伸、弯曲形变下的电学性能。结果表明：经多巴胺改性处理的PU薄膜对AgNWs的吸附性能增强。所制备的PU/AgNWs/PDMS弹性导体在未形变下的电阻约为0.91Ω,1000次拉伸试验后导体在0%~20%拉伸形变范围内电阻变化很小（〈6%）。PU/AgNWs/PDMS弹性导体经过1000次的弯曲循环后电阻值未增加。

Ag@PDA/P(VDF-HFP)复合材料的制备及介电性能

采用水热法以硝酸银、PVP和多巴胺为原料分两步制备得到了聚多巴胺包覆改性的银纳米线(Ag@PDA NWs),通过溶液共混以P(VDF-HFP)为基体制备了纳米线含量不同的Ag@PDA/P(VDF-HFP)复合材料。利用XRD、XPS、TEM对Ag@PDA的形貌、结构和化学成分进行了表征,结果证明多巴胺成功聚合并包裹在了银纳米线的表面。利用SEM、FT-IR、TG和阻抗分析仪对复合材料的结构、热稳定性和介电性能进行了表征,结果表明纳米填料与聚合物基体之间的界面结合效果极好。在1 kHz下,当填料的体积分数为7.9%(体积分数)时,复合材料的介电常数高达59,介电损耗只有0.22。以上研究结果表明聚多巴胺层的包覆改性有效改善了纳米填料与聚合物基体的界面相容性,且逾渗体系的成功构建可以在较低的填料体积分数下得到优异的介电性能。

AgNWs/Yb_(0.3)Co_4Sb_(12)纳米复合热电材料的制备及热电性能的研究

采用多元醇法和熔融淬火高温退火法合成银纳米线(AgNWs)和填充方钴矿Yb_(0.3)Co_4Sb_(12)材料,采用超声分散法并结合等离子体快速烧结技术(SPS)烧结成AgNWs/Yb_(0.3)Co_4Sb_(12)纳米复合材料。通过XRD和扫描电镜分析材料的物相结构与微观形貌,测量计算了不同AgNWs复合含量样品的电导率、Seebeck系数、热导率、晶格热导率和ZT值。发现了复合AgNWs可以很大程度地提高方钴矿材料的电输运性能,但也使得其热导率不可避免地升高。最终AgNWs复合含量为0.5wt%的复合材料热电性能最佳,达到850 K时的1.02。

AgNWs-PVDF气喷/熔喷复合材料的制备及性能

采用气喷的方式将银纳米线-聚偏氟乙烯(AgNWs-PVDF)纺丝液喷射到PP熔喷布上,制备微-纳米结构的AgNWs-PVDF气喷/熔喷复合材料,并对其形貌、接触角、孔隙、力学、过滤以及抗菌性能等进行表征。结果表明:熔喷PP纤维的直径为2μm,气喷AgNWs-PVDF纤维直径仅为99.5 nm;经纳米和微米纤维复合后,材料的过滤效率明显提高,最高增长48.61%;而过滤阻力变化不大,仅增加2 Pa;复合材料与熔喷布相比疏水性有所提高,接触角增至138°;AgNWs的抗菌优势使材料对大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌有明显抑制作用,抑菌圈直径分别达25.56、26.13 mm。

新型AgNWs/PVDF电磁屏蔽材料的制备及性能研究

采用改进的多元醇水热法制备银纳米线(AgNWs),并以PVDF为基体采用溶液析出共混和热压技术制备AgNWs/PVDF复合材料。利用扫描电子显微镜对AgNWs的形貌和复合材料断面进行表征,发现AgNWs在复合材料中分布均匀。采用阻抗分析仪和四探针测试仪对复合材料的交流电导率和直流电导率进行测试,银纳米线含量越高,AgNWs/PVDF复合材料的电导率也越高,当AgNWs含量为5%(质量分数)时,复合材料电导率就可以到达0.56 S/cm。采用矢量网络分析仪对复合材料的电磁屏蔽性能进行测试,当AgNWs为5%(质量分数)时,复合材料的电磁屏蔽性能到达28 dB,并且随着AgNWs含量的增加,复合材料电磁屏蔽性能也随着提高。

银纳米线-聚对苯二甲酸乙二醇酯透明导电胶膜

以银纳米线作为导电填料,以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为柔性衬底,采用平板热压机通过热压方式制备了银纳米线-PET透明导电胶膜。研究了银纳米线-PET导电胶膜的耐弯曲性能、电学性能以及透光性。结果表明,所制备的银纳米线-PET导电胶膜透光率达到80%以上,表面电阻率达到1×10-3Ω·cm。银纳米线-PET导电胶膜经过500次的弯曲循环后电阻率未下降。随着银纳米线溶液浓度的增加,银纳米线-PET导电胶膜透光性下降,表面电阻率增加。

醇热法合成单晶银纳米线及其表征

以硝酸银为前驱物,聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为结构导向剂,通过醇热法,反应温度为140℃,反应时间为24 h的条件下制备了银纳米线.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、热重分析(TG)、红外光谱(FT-IR)和激光拉曼光谱(Raman)等手段对产物进行了系统表征,结果表明:所得银纳米线具有面心立方结构,沿着(111)晶面生长,具有单晶结构;考察了反应温度和时间对产物形貌的影响,结果表明:反应温度和时间在形成银纳米线的过程中起着关键的作用;银纳米线具有较强的表面增强拉曼散射效应;同时提出了银纳米线可能的晶化机理.

PVA/AgNWs导电水凝胶微纤维的微流控制备及其性能研究

基于微流控技术产生的全水相喷射液流模板,由快速界面交联反应连续可控制备了含银纳米线(AgNWs)和锂离子的聚乙烯醇导电水凝胶微纤维(简称微纤维),对微纤维的结构与性能进行了研究。结果表明:以AgNWs质量浓度为10 g/L的内相流体制得的微纤维,其纤维截面呈三维多孔网络结构,且多孔网络结构中较均匀分布着AgNWs颗粒,该纤维的表面结构致密且均匀地分布着大量银元素,其含银的质量分数为17.65%;AgNWs的引入有效提高了微纤维的导电性能和力学性能,该微纤维电阻值最小达到392.28 kΩ;通过浸泡乙二醇/水溶液赋予了微纤维良好的抗冻能力和力学性能,降温至-60℃时微纤维内部的水溶液亦不会发生凝固,该微纤维的断裂伸长率、断裂强度和弹性模量由浸泡前的498.6%、1.67 kPa和1.9 MPa分别提高到浸泡后的633.7%、7.36 kPa和5.06 MPa;该微纤维可在较宽的应变范围(0~250%)内灵敏(灵敏度系数为2.02)、重复、稳定地响应外界拉伸作用,从而展现出相应的电阻变化;同时,该微纤维亦可灵敏重复地响应外界温度变化(0~60℃),而展现出灵敏、重复的电阻变化,显示出优良的应变/温度双重的传感功能。

导电粒子填充型聚合物的场致开关性能

阐述导电粒子填充型聚合物复合材料及其场致非线性导电性能的研究进展,重点介绍填料为不规则导电粒子、银纳米线、绝缘包覆以及石墨烯时的树脂基复合材料的制备技术、场致开关或场致绝缘-金属相变性能及其影响规律等,并指出有待进一步研究的问题。