發(fā)布時(shí)間：2021-08-16 13:40

　　聚合物基復(fù)合材料在介電傳感領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。具有高介電常數(shù)的復(fù)合材料能夠有效提升傳感器的性能,然而其相關(guān)研究卻較為匱乏。因此,制備新的高介電常數(shù)復(fù)合材料是目前的研究焦點(diǎn)之一。研究表明,石墨烯能夠明顯提高聚物基體的介電性能,但其在聚合物中的較差分散性,影響了傳感器的性能。本課題分別用長(zhǎng)鏈烷基胺修飾和殼聚糖包覆的不同修飾與改性方法,制備了兩種功能化石墨烯片層,并將它們分別與熱塑性聚氨酯（TPU）進(jìn)行復(fù)合,設(shè)計(jì)構(gòu)筑了石墨烯/TPU柔性傳感材料與器件,考察了它們的制備工藝—結(jié)構(gòu)（組成）—性能之關(guān)系。主要工作如下:烷基胺修飾石墨烯/TPU復(fù)合材料及其傳感特性�？疾炝诵揎梽┩榛诽兼滈L(zhǎng)度對(duì)改性石墨烯分散性的影響,制備了烷基胺改性石墨烯/TPU復(fù)合材料,并構(gòu)建了在平面外彎曲和平面內(nèi)拉伸各向異性響應(yīng)的柔性電容式傳感器。結(jié)果表明,均勻分散的改性石墨烯顯著提高了復(fù)合材料的介電常數(shù)（高達(dá)97.3）;并且這種傳感器對(duì)于平面外彎曲（30¹80度）表現(xiàn)出敏感的響應(yīng),但是對(duì)面內(nèi)拉伸（0⁴0 N）的反應(yīng)的敏感程度較低。這種各向異性響應(yīng)特性的傳感器,在虛擬打字輸出領(lǐng)域?qū)⒕哂?.. 

【文章來(lái)源】：鄭州大學(xué)河南省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

熱塑性聚氨酯結(jié)構(gòu)示意圖

圖 1.2 MnO2修飾石墨烯示意圖[21]Fig. 1.2 Schematic illustration of using MnO2to modify graphene layersDing Ling 等[23]通過(guò)水熱合成的方法將四氧化三鐵與各向異性的單層氧化石混合，通過(guò)原位聚合的方法將混合物與聚酰胺基體復(fù)合，制備的復(fù)合材料的常數(shù)得到提高，但是同時(shí)，材料的介電損耗也相應(yīng)提高。然而，無(wú)機(jī)填料或填料的加入降低了復(fù)合材料的柔韌性，因此其應(yīng)用條件受到限制；另一種方通過(guò)加入導(dǎo)電填料來(lái)獲得比較好的介電特性，這種方法的優(yōu)勢(shì)在于其可以保不損失材料較優(yōu)的力學(xué)特性的情況下大幅提高其介電性能。因此，通過(guò)加入填料的方法提高材料介電性能的研究引起了科研工作者的關(guān)注。目前，通常兩大類的導(dǎo)電填料：碳基填料和金屬基填料。碳基導(dǎo)電填料包括炭黑、碳纖石墨、碳納米管和石墨烯等，這些填料一般價(jià)格低廉，而且加入量比較少, 導(dǎo)也好。并且碳基導(dǎo)電填料常常有高強(qiáng)度、高彈性、高抗腐蝕性、耐高溫等多良性能，賦予了復(fù)合材料較好的力學(xué)性能。金屬基導(dǎo)電填料，包括金屬粉末

圖 1.3 石墨烯實(shí)物及結(jié)構(gòu)圖Fig. 1.3 Real image and structure image of graphene layers首次被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，石墨烯的制備方法也一直是探索的熱點(diǎn)成與制備方法集中在：機(jī)械剝離法、有機(jī)合成、化學(xué)氣相法和氧化還原法[25]。氧化還原法是目前被廣泛使用的一種mers 法將將天然石墨氧化進(jìn)行氧化，隨后進(jìn)行超聲分散，氧化石墨烯。接著，需要對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行還原，恢復(fù)石還原方法主要有化學(xué)還原、加熱還原等。化學(xué)還原[26]可力的還原劑，其可以有效地消除氧化石墨片層上的含氧官六元環(huán)結(jié)構(gòu)的完整性。加熱還原[27]是通過(guò)高溫的處理，使能團(tuán)在高溫下分解為二氧化碳，從而達(dá)到去除環(huán)氧官能團(tuán)mers 法相比其他方法更為安全快捷，因此目前市面上所銷是通過(guò) Hummers 法制備。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]石墨烯表面非共價(jià)修飾及其聚合物復(fù)合材料制備與性能[D]. 王磊.浙江工業(yè)大學(xué) 2013
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