【摘要】：彈性導(dǎo)體在拉伸、彎曲等形變下依然具有導(dǎo)電性,因此吸引了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界很大的興趣。現(xiàn)在的彈性導(dǎo)電材料在使用過程中隨著形變的增加,電阻會急劇上升,這極大地限制了彈性導(dǎo)體的應(yīng)用。為了解決彈性導(dǎo)電材料在大形變下電阻增加的問題,本文提出了一種新的復(fù)合材料的制備工藝。本文以高彈橡膠為基底,使其在拉伸的狀態(tài)下吸附導(dǎo)電納米顆粒構(gòu)成導(dǎo)電通路。該方法制備的復(fù)合材料不僅在大形變下導(dǎo)電通路能夠最大程度的保存下來,同時在自由狀態(tài)下由于導(dǎo)電粒子更加的密集,其導(dǎo)電性可能得到進(jìn)一步提高。通過改變導(dǎo)電粒子的類型,研究導(dǎo)電納米粒子的大小、形狀對導(dǎo)電通路的構(gòu)成以及導(dǎo)電性的影響,并對所制備的多種復(fù)合材料進(jìn)行了相關(guān)性能的表征與研究。采用層層自組裝(LBL)的方法用聚氨酯(PU)水溶液分別與金、銀納米粒子復(fù)合成彈性導(dǎo)電材料,并對復(fù)合材料進(jìn)行了表征。結(jié)果表明,聚氨酯/金納米粒子復(fù)合材料導(dǎo)電性較差,電性能提升緩慢;而聚氨酯/銀納米粒子復(fù)合材料在實驗過程中顯示出較好的導(dǎo)電性,隨著層數(shù)的增加電阻逐漸變小。分析認(rèn)為,銀納米粒子的粒徑(30nm)要大于金納米粒子粒徑(13nm),較大的粒徑在形成的導(dǎo)電通路接觸電阻小,這使得銀納米復(fù)合材料會更快地提高導(dǎo)電性。這表明粒徑對導(dǎo)電性的影響很大,因此又使用了一維的長徑比極大的多壁碳納米管(MWCNT)制備復(fù)合材料,PU/MWCNT復(fù)合材料很快出現(xiàn)導(dǎo)電性,而且相較于PU/Ag納米復(fù)合材料,達(dá)到相同導(dǎo)電性所需的LBL層數(shù)降低很多。為了進(jìn)一步提高材料的導(dǎo)電性能,配合使用納米銀溶液與MWCNT分散液。在此部分共使用了三種配合方法:交替吸附沉積兩種溶液;機(jī)械混合兩種溶液后吸附沉積;在MWCNT分散液中利用原位還原法制備納米銀,得到銀修飾MWCNT溶液后吸附沉積。實驗及表征結(jié)果表明,PU/Ag-g-MWCNT復(fù)合材料電性能最好,PU/Ag/MWCNT復(fù)合材料次之,PU/Ag-b-MWCNT復(fù)合材料最差,這是由于機(jī)械混合溶液中,銀納米粒子沒有很好地分散在MWCNT周圍,發(fā)生了團(tuán)聚,而銀修飾MWCNT溶液中銀納米粒子很好地分散在MWCNT周圍,增大了導(dǎo)電通路的接觸面積,減小了接觸電阻,所以導(dǎo)電性更好。
【圖文】：

圖 2-1 LBL 法制備復(fù)合材料模擬a）為雙向拉伸狀態(tài)；b）為自由狀態(tài)層層自組裝法制備 PU/Au 納米復(fù)合材料的步驟為：取一橡膠類彈性基膜清洗表面，在未拉伸狀態(tài)下浸入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1‰的聚氨酯水溶液中 1后去離子水洗凈、吹干，單向拉伸后再浸入到制備好的濃縮的金納米溶，取出后去離子水洗凈、吹干，重復(fù)操作，直到 PU 和 Au 納米各吸附 。根據(jù)對復(fù)合材料的初步表征，改變實驗原料參數(shù)，如 PU 濃度等來制好的樣品。3 其他復(fù)合材料的制備上述復(fù)合材料的制備方法與 PU/Ag 納米復(fù)合材料、PU/MWCNT 納米復(fù)U/Ag/MWCNT 納米復(fù)合材料以及 PU 與兩種不同混合溶液的復(fù)合材料的相同，其中，PU/Ag/MWCNT 復(fù)合材料的制備步驟稍有不同，是三種溶彈性基底上沉積。不同納米復(fù)合材料的表征方法

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文第 3 章 PU 與單組分導(dǎo)電納米粒子的復(fù)合3.1 PU/Au NPs 復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能3.1.1Au NPs 的形貌與性質(zhì)透射電子顯微鏡是表征溶液分散性、粒子粒徑以及晶格數(shù)據(jù)的重要手段，，本文用 TEM 對納米溶液的性質(zhì)進(jìn)行表征，結(jié)果如圖 3-1 所示。a） b）
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.1;TB33

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2546416