發(fā)布時間：2017-05-03 06:13

  本文關(guān)鍵詞：石墨烯復(fù)合材料的制備及其介電性能與導(dǎo)熱性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著電子設(shè)備的小型化及多功能化的快速發(fā)展，電子工業(yè)迫切地需要更高介電和更高導(dǎo)熱聚合物材料，以減小電子電容器的體積和提高電子設(shè)備的散熱能力。 向聚合物基體中添加高介電陶瓷和導(dǎo)電體填料制備復(fù)合材料是兩種有效的提高聚合物介電常數(shù)的途徑。由于制備導(dǎo)電體/聚合物逾滲體系復(fù)合材料在較低的含量下即可大幅提高聚合物基體的介電常數(shù)，因而顯示出巨大的優(yōu)勢，但這一途徑提高聚合物介電常數(shù)的同時也引起介電損耗的躍升。本文第一部分利用石墨烯的高導(dǎo)電性，通過對石墨烯納米片表面界面設(shè)計，合成出一種含有“絕緣體-導(dǎo)體-絕緣體”結(jié)構(gòu)的三明治二維納米填料（rPANI-GS-rPANI）。將這種三明治填料加入到聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）中，發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的介電常數(shù)隨著填料含量的增加而單調(diào)提高，而介損依然維持較低水平。當(dāng)復(fù)合材料中石墨烯體積分數(shù)達6%時，聚合物的介電常數(shù)由3.6提高到40.6，而介電損耗只有0.12。 同樣，向聚合物基體中添加高導(dǎo)熱填料也是提高聚合物基體熱導(dǎo)率的有效途徑。常用的高導(dǎo)熱填料主要是陶瓷、金屬和碳類填料。碳類填料，特別是石墨烯，由于具有超高的熱導(dǎo)率、較小的比重、較大的比表面積等諸多優(yōu)勢，在提高聚合物導(dǎo)熱能力領(lǐng)域顯示出獨特的優(yōu)勢。本文第二部分，以石墨烯為高導(dǎo)熱填料制備聚合物復(fù)合材料來提高聚合物基體的導(dǎo)熱能力。這種石墨烯填料是通過向溶劑液相剝離的石墨烯片間引入低聚倍半硅氧烷（POSS）阻礙剝離的石墨烯的回疊來制備的。研究發(fā)現(xiàn)，這種方法制備的石墨烯片，相較于直接溶劑液相剝離的石墨烯片，能有效的提高聚合物基體的熱導(dǎo)率。當(dāng)這種填料的體積分數(shù)達到15%時，，聚合物的熱導(dǎo)率由0.24Wm~(-1)K~(-1)提高到1.7Wm~(-1)K~(-1)，提高了將近6倍。 研究表明，石墨烯二維納米片是一種制備高介電和高導(dǎo)熱聚合物復(fù)合材料的優(yōu)良填料。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯 聚合物 高介電 低損耗 高導(dǎo)熱
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TB332;O613.71
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 本文中英文縮寫詞與符號9-14
• 第一章 緒論14-33
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 高介電復(fù)合材料15-24
• 1.2.1 電介質(zhì)定義及其極化機理15-16
• 1.2.2 高介電復(fù)合材料的制備途徑及研究進展16-24
• 1.3 高導(dǎo)復(fù)合材料24-30
• 1.3.1 導(dǎo)熱聚合物的物理基礎(chǔ)25-27
• 1.3.2 高導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備途徑及研究進展27-30
• 1.5 本課題的研究意義及研究內(nèi)容30-33
• 第二章 聚苯胺-石墨烯-聚苯胺二維三明治納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)建及其聚合物復(fù)合材料的介電性能表征33-56
• 2.1 引言33-34
• 2.2 實驗部分34-38
• 2.2.1 原料及來源34-36
• 2.2.2 GO 的制備36-37
• 2.2.3 PANI-GO-PANI 雜化納米片的制備37
• 2.2.4 rPANI-GS-rPANI 雜化納米片的合成37
• 2.2.5 PMMA/rPANI-GS-rPANI 納米復(fù)合材料的制備37-38
• 2.3 測試儀器及性能表征38-40
• 2.3.1 傅立葉轉(zhuǎn)變紅外光譜（FT-IR）測試38
• 2.3.2 X 射線衍射38
• 2.3.3 透射電鏡（TEM）納米粒子相貌表征38-39
• 2.3.4 掃描電鏡（SEM）觀察復(fù)合材料截面形貌39
• 2.3.5 體積電阻率的測定39
• 2.3.6 熱失重分析（TGA）39
• 2.3.7 X 射線光電子能譜（XPS）分析39
• 2.3.8 介電譜測試39-40
• 2.4 結(jié)果與討論40-55
• 2.4.1 納米填料的微觀形貌表征41
• 2.4.2 納米填料的物理結(jié)構(gòu)表征41-44
• 2.4.3 納米粒子的化學(xué)結(jié)構(gòu)表征44-45
• 2.4.4 納米粒子體積電導(dǎo)率的測定45-48
• 2.4.5 納米粒子的熱穩(wěn)定性分析48-49
• 2.4.6 rPANI-GS-rPANI 在 PMMA 基體中的分散情況49-50
• 2.4.7 納米復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性研究50-52
• 2.4.8 復(fù)合材料的介電性能52-55
• 2.5 結(jié)論55-56
• 第三章 石墨烯輔助剝離石墨及其聚合物復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能表征56-69
• 3.1 引言56-57
• 3.2 實驗部分57-61
• 3.2.1 原料及來源57-58
• 3.2.2 POSS 接枝的還原氧化石墨烯（PG）的合成58-60
• 3.2.3 石墨片的溶劑液相剝離60
• 3.2.4 石墨烯/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備60-61
• 3.3 測試儀器與性能表征61-62
• 3.3.1 傅立葉轉(zhuǎn)變紅外光譜（FT-IR）測試61
• 3.3.2 熱失重分析（TGA）61-62
• 3.3.3 X 射線衍射（XRD）62
• 3.3.4 納米粒子溶劑中分散性測試62
• 3.3.5 復(fù)合材料的熱導(dǎo)率測試62
• 3.4 結(jié)果與分析62-68
• 3.4.1 紅外光譜表征64
• 3.4.2 X 射線衍射（XRD）64-65
• 3.4.3 熱失重分析（TGA）65-66
• 3.4.4 復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能66-68
• 3.5 結(jié)論68-69
• 第四章 全文總結(jié)69-70
• 參考文獻70-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文80-81
• 致謝81

【參考文獻】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 周文英;高導(dǎo)熱絕緣高分子復(fù)合材料研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

  本文關(guān)鍵詞：石墨烯復(fù)合材料的制備及其介電性能與導(dǎo)熱性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：342486