發(fā)布時(shí)間：2018-06-13 12:08

  本文選題：石墨烯 + 復(fù)合材料��； 參考：《蘇州大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：高介電常數(shù)(High-k)聚合物基復(fù)合材料作為電子、能量轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)材料等在眾多尖端領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景,受到研究者的廣泛和高度關(guān)注�；跐B流理論的導(dǎo)體/聚合物基復(fù)合材料是制備High-k材料的重要類型。依據(jù)滲流理論,在滲流閾值(fc)附近發(fā)生介電常數(shù)的急增,但是同時(shí)也往往出現(xiàn)高介電損耗。如何降低導(dǎo)體/聚合物復(fù)合材料的介電損耗成為High-k材料研究的關(guān)鍵。大量研究證明,在導(dǎo)體的表面包覆絕緣層可以有效降低介電損耗,但是因阻礙了導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的形成而往往需要添加高含量的導(dǎo)體才能獲得高介電常數(shù)。這不僅增加了復(fù)合材料的fc,而且劣化了復(fù)合材料的工藝性,甚至力學(xué)性能等其他性能。因此,研發(fā)一種兼具高介電常數(shù)、低介電損耗和低fc的樹脂基復(fù)合材料具有重大意義。本文圍繞這個(gè)目標(biāo)而展開研究。從新型功能石墨烯的設(shè)計(jì)制備出發(fā),以結(jié)構(gòu)-性能為主線展開相關(guān)的研究。首先,我們制備了具有微電容結(jié)構(gòu)的新型功能體(Ti O2@Ti B2-r GO),通過化學(xué)法在石墨烯(r GO)表面接枝具有核-殼雜化的功能體(Ti O2@Ti B2);而后在此基礎(chǔ)上以環(huán)氧樹脂(EP)為基體制備了系列Ti O2@Ti B2-0.75r GO/EP復(fù)合材料。探討了不同含量Ti O2@Ti B2包覆的r GO對(duì)Ti O2@Ti B2-0.75r GO/EP復(fù)合材料的電學(xué)和介電性能的影響。研究結(jié)果表明,Ti O2@Ti B2-0.75r GO/EP復(fù)合材料不僅具有低fc(0.758wt%),而且具有高介電常數(shù)和低介電損耗。當(dāng)Ti O2@Ti B2與r GO的質(zhì)量比為0.1:1時(shí),相應(yīng)的3Ti O2@Ti B2-0.75r GO/EP復(fù)合材料在100Hz下的介電常數(shù)和介電損耗分別為77和0.55,各為相同r GO含量的0.75r GO/EP復(fù)合材料相應(yīng)值的1.14和5.8×10-2倍。Ti O2@Ti B2-0.75r GO/EP復(fù)合材料具有高介電常數(shù)是因?yàn)閺?fù)合材料中具有大量的微電容結(jié)構(gòu),其中導(dǎo)體Ti B2和r GO充當(dāng)電極,而絕緣Ti O2充當(dāng)介質(zhì)。隨著微電容結(jié)構(gòu)的Ti O2@Ti B2-r GO功能體在EP中含量的增多,復(fù)合材料中會(huì)形成更多的微電容,從而有利于介電常數(shù)的提高。而低介電損耗的獲得則是因?yàn)門i O2@Ti B2隔絕了r GO的接觸,切斷了漏導(dǎo)電流,從而減少了電導(dǎo)損耗。此外,對(duì)Ti O2@Ti B2-r GO/EP復(fù)合材料的阻抗譜進(jìn)行了電路模擬,深入探討了具有微電容結(jié)構(gòu)的Ti O2@Ti B2-r GO功能體對(duì)其復(fù)合材料介電性能的影響。其次,為了保持r GO優(yōu)異的電學(xué)性能不遭到破壞,使得復(fù)合材料獲得更高的介電常數(shù),我們通過靜電和π-π共軛雙重作用將聚苯胺(r PANI)包覆的碳納米管(CNT)負(fù)載于石墨烯(r GO)上,得到了具有“三明治”結(jié)構(gòu)的官能化新型雜化導(dǎo)體(r PANI@CNT-r GO)。在此基礎(chǔ)上,固定r GO含量為EP質(zhì)量的0.75wt%,將具有不同r PANI包覆CNT(r PANI@CNT)負(fù)載量的r PANI@CNT-r GO與EP復(fù)合,制備了系列r PANI@CNT-0.75r GO/EP復(fù)合材料。與此同時(shí),作為比較,以r PANI@CNT和r GO為導(dǎo)體,通過物理共混方法制備了r PANI@CNT/0.75r GO/EP復(fù)合材料,并系統(tǒng)研究了r PANI@CNT/0.75r GO/EP和r PANI@CNT-0.75r GO/EP復(fù)合材料的電學(xué)與介電性能。研究結(jié)果表明,r PANI@CNT/0.75r GO/EP復(fù)合材料均具有較低的介電常數(shù)(10-20),而r PANI@CNT-0.75r GO/EP復(fù)合材料的介電常數(shù)隨著r PANI@CNT負(fù)載量的增加而升高。當(dāng)負(fù)載量達(dá)到0.75wt%時(shí),所制得的7r PANI@CNT-0.75r GO/EP復(fù)合材料的介電常數(shù)達(dá)210(100Hz),遠(yuǎn)高于r PANI@CNT/EP、0.75r GO/EP復(fù)合材料及r PANI@CNT/0.75r GO/EP復(fù)合材料的相應(yīng)值。與此同時(shí),7r PANI@CNT-0.75r GO/EP復(fù)合材料的介電損耗(100Hz)分別是后者的208、0.18和22倍,證明了r PANI@CNT-0.75r GO/EP復(fù)合材料的介電性能不是基本組成的簡單加和,而是表現(xiàn)出顯著的協(xié)同效應(yīng)。此外,r PANI@CNT-0.75r GO/EP復(fù)合材料的滲流閾值僅為1.1wt%。
[Abstract]:High dielectric constant (High-k) polymer matrix composites, as electrons, energy conversion and storage materials, have great potential applications in many frontiers and are widely and highly concerned. Conductor / polymer matrix composites based on percolation theory are important types of preparation of High-k materials. There is a rapid increase in dielectric constant near the value (FC), but high dielectric loss is often found at the same time. How to reduce the dielectric loss of conductor / polymer composites is the key to the research of High-k materials. A large number of studies have shown that dielectric loss can be effectively reduced on the surface of the conductor, but the formation of a conductive network is hindered. It is often necessary to add a high content of conductors to obtain high dielectric constant. This not only increases the FC of the composite, but also deteriorates the technological properties of the composites, even the mechanical properties. Therefore, it is of great significance to develop a resin based composite with high dielectric constant, low dielectric loss and low FC. The research. Starting from the design of the new functional graphene, the related research was carried out with the structure and properties as the main line. First, we prepared a new functional body (Ti O2@Ti B2-r GO) with micro capacitance structure (B2-r GO), which was chemically bonded to Shi Moxi (R GO) on the surface of the R GO (Ti O2@Ti B2); and then, A series of Ti O2@Ti B2-0.75r GO/EP composites were prepared on the basis of epoxy resin (EP). The effect of R GO coated on Ti O2@Ti B2 on the electrical and dielectric properties of Ti O2@Ti composites was investigated. High dielectric constant and low dielectric loss. When the mass ratio of Ti O2@Ti B2 and R GO is 0.1:1, the dielectric constant and dielectric loss of the corresponding 3Ti O2@Ti B2-0.75r GO/EP composites are 77 and 0.55 respectively under 100Hz, each of which is 1.14 and 5.8 x 10-2 times the corresponding value of the same R. The high dielectric constant is because there are a large number of micro capacitance structures in the composite, in which the conductors Ti B2 and R GO act as electrodes, and the insulating Ti O2 acts as the medium. With the increase of the Ti O2@Ti B2-r GO function in the micro capacitance structure, more micro capacitance will be formed in the composite material, which is beneficial to the improvement of the dielectric constant. The dielectric loss was obtained because Ti O2@Ti B2 isolated the contact of R GO, cut off the leakage current and reduced the conductance loss. In addition, the impedance spectrum of Ti O2@Ti B2-r GO/EP composite material was simulated and the effect of Ti O2@Ti B2-r function on the dielectric properties of the Ti O2@Ti B2-r GO/EP composite was deeply discussed. In order to keep the excellent electrical properties of R GO without damage and make the composite obtain higher dielectric constant, we load the carbon nanotube (CNT) coated with polyaniline (R PANI) on the graphene (R GO) by electrostatic and PI - conjugation, and obtain a new functionalized hybrid conductor with a "sandwich" structure (R PANI@CNT-). R GO). On this basis, the EP mass of 0.75wt% with the content of R GO is fixed. The electrical and dielectric properties of R PANI@CNT/0.75r GO/EP and R PANI@CNT-0.75r GO/EP composites are systematically studied by /EP composites. The results show that R PANI@CNT/0.75r GO/EP composites have low dielectric constant (10-20), while the dielectric constant of R PANI@CNT-0.75r composites increases with the increase of load. When the load is up to 0.75wt%, the dielectric constant of the 7R PANI@CNT-0.75r GO/EP composite is 210 (100Hz), which is much higher than that of R PANI@CNT/EP, 0.75r GO/EP composite and R PANI@CNT/0.75r GO/EP composites. At 0.18 and 22 times, it is proved that the dielectric properties of R PANI@CNT-0.75r GO/EP composites are not a simple addition to the basic composition, but a significant synergistic effect. In addition, the percolation threshold of the R PANI@CNT-0.75r GO/EP composite is only 1.1wt%.
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB33

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;石墨烯相變研究取得新進(jìn)展[J];潤滑與密封;2009年05期

2 ;科學(xué)家首次用納米管制造出石墨烯帶[J];電子元件與材料;2009年06期

3 ;石墨烯研究取得系列進(jìn)展[J];高科技與產(chǎn)業(yè)化;2009年06期

4 ;新材料石墨烯[J];材料工程;2009年08期

5 ;日本開發(fā)出在藍(lán)寶石底板上制備石墨烯的技術(shù)[J];硅酸鹽通報(bào);2009年04期

6 馬圣乾;裴立振;康英杰;;石墨烯研究進(jìn)展[J];現(xiàn)代物理知識(shí);2009年04期

7 傅強(qiáng);包信和;;石墨烯的化學(xué)研究進(jìn)展[J];科學(xué)通報(bào);2009年18期

8 ;納米中心石墨烯相變研究取得新進(jìn)展[J];電子元件與材料;2009年10期

9 徐秀娟;秦金貴;李振;;石墨烯研究進(jìn)展[J];化學(xué)進(jìn)展;2009年12期

10 張偉娜;何偉;張新荔;;石墨烯的制備方法及其應(yīng)用特性[J];化工新型材料;2010年S1期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 成會(huì)明;;石墨烯的制備與應(yīng)用探索[A];中國力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

2 錢文;郝瑞;侯仰龍;;液相剝離制備高質(zhì)量石墨烯及其功能化[A];中國化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第04分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

3 張甲;胡平安;王振龍;李樂;;石墨烯制備技術(shù)與應(yīng)用研究的最新進(jìn)展[A];第七屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第3分冊(cè)）[C];2010年

4 趙東林;白利忠;謝衛(wèi)剛;沈曾民;;石墨烯的制備及其微波吸收性能研究[A];第七屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第7分冊(cè)）[C];2010年

5 沈志剛;李金芝;易敏;;射流空化方法制備石墨烯研究[A];顆粒學(xué)最新進(jìn)展研討會(huì)——暨第十屆全國顆粒制備與處理研討會(huì)論文集[C];2011年

6 王冕;錢林茂;;石墨烯的微觀摩擦行為研究[A];2011年全國青年摩擦學(xué)與表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

7 趙福剛;李維實(shí);;樹枝狀結(jié)構(gòu)功能化石墨烯[A];2011年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2011年

8 吳孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中國材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和無機(jī)石墨烯材料:計(jì)算與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合[A];中國化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第4分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吳迪;彭海琳;劉忠范;;石墨烯光化學(xué)修飾及尺寸效應(yīng)研究[A];2011中國材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 姚耀;石墨烯研究取得系列進(jìn)展[N];中國化工報(bào);2009年

2 劉霞;韓用石墨烯制造出柔性透明觸摸屏[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

3 記者 王艷紅;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新華每日電訊;2010年

4 本報(bào)記者 李好宇 張們捷(實(shí)習(xí)) 特約記者 李季;石墨烯未來應(yīng)用的十大猜想[N];電腦報(bào);2010年

5 證券時(shí)報(bào)記者 向南;石墨烯貴過黃金15倍 生產(chǎn)不易炒作先行[N];證券時(shí)報(bào);2010年

6 本報(bào)特約撰稿 吳康迪;石墨烯 何以結(jié)緣諾貝爾獎(jiǎng)[N];計(jì)算機(jī)世界;2010年

7 記者 謝榮　通訊員 夏永祥 陳海泉 張光杰;石墨烯在泰實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[N];泰州日?qǐng)?bào);2010年

8 本報(bào)記者 紀(jì)愛玲;石墨烯：市場(chǎng)未啟 炒作先行[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2011年

9 周科競(jìng);再說石墨烯的是與非[N];北京商報(bào);2011年

10 王小龍;新型石墨烯材料薄如紙硬如鋼[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 呂敏;雙層石墨烯的電和磁響應(yīng)[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

2 羅大超;化學(xué)修飾石墨烯的分離與評(píng)價(jià)[D];北京化工大學(xué);2011年

3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修飾[D];北京化工大學(xué);2012年

4 王崇;石墨烯中缺陷修復(fù)機(jī)理的理論研究[D];吉林大學(xué);2013年

5 盛凱旋;石墨烯組裝體的制備及其電化學(xué)應(yīng)用研究[D];清華大學(xué);2013年

6 伊丁;石墨烯吸附與自旋極化的第一性原理研究[D];山東大學(xué);2015年

7 梁巍;基于石墨烯的氧還原電催化劑的理論計(jì)算研究[D];武漢大學(xué);2014年

8 王義;石墨烯的模板導(dǎo)向制備及在電化學(xué)儲(chǔ)能和腫瘤靶向診療方面的應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

9 劉明凱;帶狀石墨烯納米復(fù)合材料的制備及其性能研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

10 劉勇;智能化及摻雜改性石墨烯的研究及應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 詹曉偉;碳化硅外延石墨烯以及分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

2 王晨;石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)及其對(duì)電化學(xué)性能的影響[D];北京化工大學(xué);2011年

3 苗偉;石墨烯制備及其缺陷研究[D];西北大學(xué);2011年

4 蔡宇凱;一種新型結(jié)構(gòu)的石墨烯納米器件的研究[D];南京郵電大學(xué);2012年

5 金麗玲;功能化石墨烯的酶學(xué)效應(yīng)研究[D];蘇州大學(xué);2012年

6 黃凌燕;石墨烯拉伸性能與尺度效應(yīng)的研究[D];華南理工大學(xué);2012年

7 劉汝盟;石墨烯熱振動(dòng)分析[D];南京航空航天大學(xué);2012年

8 雷軍;碳化硅上石墨烯的制備與表征[D];西安電子科技大學(xué);2012年

9 于金海;石墨烯的非共價(jià)功能化修飾及載藥系統(tǒng)研究[D];青島科技大學(xué);2012年

10 李晶;高分散性石墨烯的制備[D];上海交通大學(xué);2013年

，

本文編號(hào)：2013977