非接觸電場構(gòu)建Z-軸有序納米陶瓷/聚合物柔性薄膜及其電子傳輸性研究
發(fā)布時間：2022-01-14 10:53
對于無機(jī)納米顆粒聚合物復(fù)合薄膜,納米顆粒的濃度和有序排列對膜的性能有著重要的影響。與各向同性薄膜相比,具有沿“Z”方向排列的納米粒子的復(fù)合薄膜表現(xiàn)出更優(yōu)異的導(dǎo)熱性,導(dǎo)電性和更高的介電常數(shù)。在本論文的研究中,引入了非接觸電場來誘導(dǎo)磷酸鍺鋁鋰納米粒子(LAGP,Li1+x+x AlxGe2-x（PO4）3)在聚環(huán)氧乙烷（PEO）和聚（乙二醇）二丙烯酸酯（PEGDA）的共混物中Z-軸取向排列。通過向由頂部電極和涂覆有聚合物/納米顆粒懸浮液的基底電極組成的電極對施加電壓來實現(xiàn)非接觸電場,該電極被空氣間隙平行隔開。該空氣間隙電極有利于陶瓷納米顆粒在溶液中沿“Z”方向排列,并利于溶劑的蒸發(fā)。通過光學(xué)顯微鏡測量薄膜排列過程中的透光率變化,追蹤LAGP的排列過程,并優(yōu)化排列條件。在排列完成后,通過蒸發(fā)溶劑和PEGDA的光固化將排列的LAGP粒子串固定在最終的復(fù)合薄膜中。采用數(shù)碼相機(jī),掃描電子顯微鏡（SEM）,能量色散X射線能譜儀（EDS）和原子力顯微鏡（AFM）表征了取向前后的LAGP/PEO...
【文章來源】：江漢大學(xué)湖北省
【文章頁數(shù)】：80 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
不同強(qiáng)度磁場驅(qū)動的2wt.%Ni/PS的截面圖：(a)0T;(b)0.02T;(c)0.1T;(d)0.2T(標(biāo)尺:50μm)[46]
江漢大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第6頁發(fā)現(xiàn)，而且在有組織的顆粒材料組裝方面有著重要的應(yīng)用。圖1-2a)交流電場驅(qū)動顆粒在懸浮液中的運(yùn)動示意圖，b)介電泳作用下乳膠球自組裝的原理圖[57]Figure1-2a)SchematicsofparticlemovementinsuspensionbyACelectricfield,b)schematicoflatexballassemblyunderdielectrophoresis[57]1.2.3.2電場誘導(dǎo)膠體粒子在聚合物體系中的排列在電場法的實驗研究中，應(yīng)用電場輔助設(shè)備的時候，將需要被電場力作用的復(fù)合材料混合漿料置于兩塊電極板之間，此時頂部電極與混合漿料之間緊密接觸。目前，接觸電場在實驗研究中應(yīng)用的比較多，大量的研究被致力于在運(yùn)用電場輔助來驅(qū)動粒子在不同的體系中運(yùn)動方面。在施加交流電場時，懸浮分散在溶液中的粒子在電場力的作用下因為介電泳作用會取向排列，從而形成有序結(jié)構(gòu)，如：一維鏈狀結(jié)構(gòu)、三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等。Cheol[58]等在研究中將交流電場應(yīng)用在單壁碳納米管SWNTs/丙烯酸酯類聚合物基體復(fù)合材料中，探索了SWNTs的取向排列的情況。具體實驗裝置如圖1-3所示，復(fù)合溶液置于兩電極之中，且復(fù)合溶液與兩電極均有接觸。施加的交流電場的強(qiáng)度為200V/mm，施加電場的時間為10分鐘時，SWNTs在沿著電場的方向取向排列且形成了致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，如圖1-4所示，然后在藍(lán)光的照射下使得樹脂固化，這樣，在電場下形成的有序結(jié)構(gòu)就會被固定。然后，在研究過程中，改變交流電場的頻率的大小，研究發(fā)現(xiàn)隨著頻率大小的遞增，復(fù)合材料的介電常數(shù)和電導(dǎo)率都會隨之提高。
江漢大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第7頁圖1-3電場驅(qū)動組裝聚合物復(fù)合材料的典型裝置[58]Figure1-3Atypicalassemblyusedforelectricfieldassemblyofpolymercomposites[58]a)b)圖1-4交流電場驅(qū)動下SWNT網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成[58]：a)光學(xué)顯微鏡照片，b)SEM照片F(xiàn)igure1-4SWNTnetworkformationbytheapplicationofanACelectricfield.a)Opticalmicroscopemicrographandb)SEMmicrograph[58]我們課題組[59]在前期的研究工作中也曾將接觸交流電場應(yīng)用到有序結(jié)構(gòu)聚合物復(fù)合材料的制備中，實驗中將黏土（Clay）均勻分散在熱固化樹脂聚二甲基硅氧烷（PDMS）中，探討了在交流電場的作用下，Clay在PDMS中的取向排列情況。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)施加的交流電場的強(qiáng)度為1400V/mm，頻率為100Hz，作用時間為60s，Clay負(fù)載量為
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]電場誘導(dǎo)聚合物微結(jié)構(gòu)成型研究及其新工藝探索[J]. 蔡安江,周嘉瑋,葉向東. 化工新型材料. 2019(05)
[2]電場誘導(dǎo)微結(jié)構(gòu)圖形化形成機(jī)理及常溫制備工藝[J]. 李欣,邵金友,田洪淼,劉紅忠,丁玉成. 納米技術(shù)與精密工程. 2010(06)
[3]電學(xué)各向異性材料的研究進(jìn)展[J]. 李玉超,王海泉,陳國華. 材料導(dǎo)報. 2006(11)
博士論文
[1]基于空間調(diào)制電場的聚合物微納米結(jié)構(gòu)成形機(jī)理及控制[D]. 田洪淼.西安交通大學(xué) 2017
碩士論文
[1]電場誘導(dǎo)蒙脫土在聚乙烯中取向分散及其電樹枝特性研究[D]. 顧佳.重慶大學(xué) 2012
本文編號：3588375
【文章來源】：江漢大學(xué)湖北省
【文章頁數(shù)】：80 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
不同強(qiáng)度磁場驅(qū)動的2wt.%Ni/PS的截面圖：(a)0T;(b)0.02T;(c)0.1T;(d)0.2T(標(biāo)尺:50μm)[46]
江漢大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第6頁發(fā)現(xiàn)，而且在有組織的顆粒材料組裝方面有著重要的應(yīng)用。圖1-2a)交流電場驅(qū)動顆粒在懸浮液中的運(yùn)動示意圖，b)介電泳作用下乳膠球自組裝的原理圖[57]Figure1-2a)SchematicsofparticlemovementinsuspensionbyACelectricfield,b)schematicoflatexballassemblyunderdielectrophoresis[57]1.2.3.2電場誘導(dǎo)膠體粒子在聚合物體系中的排列在電場法的實驗研究中，應(yīng)用電場輔助設(shè)備的時候，將需要被電場力作用的復(fù)合材料混合漿料置于兩塊電極板之間，此時頂部電極與混合漿料之間緊密接觸。目前，接觸電場在實驗研究中應(yīng)用的比較多，大量的研究被致力于在運(yùn)用電場輔助來驅(qū)動粒子在不同的體系中運(yùn)動方面。在施加交流電場時，懸浮分散在溶液中的粒子在電場力的作用下因為介電泳作用會取向排列，從而形成有序結(jié)構(gòu)，如：一維鏈狀結(jié)構(gòu)、三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等。Cheol[58]等在研究中將交流電場應(yīng)用在單壁碳納米管SWNTs/丙烯酸酯類聚合物基體復(fù)合材料中，探索了SWNTs的取向排列的情況。具體實驗裝置如圖1-3所示，復(fù)合溶液置于兩電極之中，且復(fù)合溶液與兩電極均有接觸。施加的交流電場的強(qiáng)度為200V/mm，施加電場的時間為10分鐘時，SWNTs在沿著電場的方向取向排列且形成了致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，如圖1-4所示，然后在藍(lán)光的照射下使得樹脂固化，這樣，在電場下形成的有序結(jié)構(gòu)就會被固定。然后，在研究過程中，改變交流電場的頻率的大小，研究發(fā)現(xiàn)隨著頻率大小的遞增，復(fù)合材料的介電常數(shù)和電導(dǎo)率都會隨之提高。
江漢大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第7頁圖1-3電場驅(qū)動組裝聚合物復(fù)合材料的典型裝置[58]Figure1-3Atypicalassemblyusedforelectricfieldassemblyofpolymercomposites[58]a)b)圖1-4交流電場驅(qū)動下SWNT網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成[58]：a)光學(xué)顯微鏡照片，b)SEM照片F(xiàn)igure1-4SWNTnetworkformationbytheapplicationofanACelectricfield.a)Opticalmicroscopemicrographandb)SEMmicrograph[58]我們課題組[59]在前期的研究工作中也曾將接觸交流電場應(yīng)用到有序結(jié)構(gòu)聚合物復(fù)合材料的制備中，實驗中將黏土（Clay）均勻分散在熱固化樹脂聚二甲基硅氧烷（PDMS）中，探討了在交流電場的作用下，Clay在PDMS中的取向排列情況。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)施加的交流電場的強(qiáng)度為1400V/mm，頻率為100Hz，作用時間為60s，Clay負(fù)載量為
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]電場誘導(dǎo)聚合物微結(jié)構(gòu)成型研究及其新工藝探索[J]. 蔡安江,周嘉瑋,葉向東. 化工新型材料. 2019(05)
[2]電場誘導(dǎo)微結(jié)構(gòu)圖形化形成機(jī)理及常溫制備工藝[J]. 李欣,邵金友,田洪淼,劉紅忠,丁玉成. 納米技術(shù)與精密工程. 2010(06)
[3]電學(xué)各向異性材料的研究進(jìn)展[J]. 李玉超,王海泉,陳國華. 材料導(dǎo)報. 2006(11)
博士論文
[1]基于空間調(diào)制電場的聚合物微納米結(jié)構(gòu)成形機(jī)理及控制[D]. 田洪淼.西安交通大學(xué) 2017
碩士論文
[1]電場誘導(dǎo)蒙脫土在聚乙烯中取向分散及其電樹枝特性研究[D]. 顧佳.重慶大學(xué) 2012
本文編號：3588375
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