基于细菌纤维素的导电功能复合材料的制备及用于导电纸

作     者：高璐 聂子琪 陈琳 洪枫 GAO Lu;NIE Ziqi;CHEN Lin;HONG Feng

作者机构：纤维材料改性国家重点实验室(东华大学)上海201620 东华大学生物与医学工程学院上海201620 中国纺织工程学会细菌纳米纤维制造及复合技术科研基地上海201620 

出 版 物：《纤维素科学与技术》 (Journal of Cellulose Science and Technology)

年 卷 期：2024年第32卷第1期

页      面：9-18,F0002,I0001页

学科分类：08[工学] 09[农学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0901[农学-作物学] 0836[工学-生物工程] 090102[农学-作物遗传育种] 

基　　金：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2232019A3-08) 

主　　题：细菌纳米纤维素 碳纳米管 聚吡咯 水平转鼓反应器 导电纸 

摘      要：以具有三维纳米纤维网络结构的细菌纤维素(BNC)为支撑基底,碳纳米管(CNT)或聚吡咯(PPy)为填充导电材料,通过原位生物培养复合制备导电功能复合材料,并将其应用于导电纸。采用了静态浅瓶培养、动态水平转鼓培养,以及氧化聚合法制备了多种BNC基导电功能复合材料,并对各导电复合膜的产量、宏观及微观(SEM)形貌、力学性能、结晶度、比表面积、导电性能等进行表征,探究最优的制备方式及反应条件,制备出性能优异的BNC基导电纸。结果表明,水平动态转鼓的发酵方式使得CNT的分布更均匀,动态制备的D-BNC/CNT复合膜的电导率随着CNT的负载量增加而增加,质量浓度为1%(wt)的D-BNC/CNT复合膜的电导率(0.94 S/cm)约为静态制备的S-BNC/CNT(0.015 S/cm)的62倍。氧化聚合法制备的D-BNC/PPy导电复合膜,在浓度为0.4%(wt)时力学性能(杨氏模量为3.65 MPa)与导电性能(电导率为0.14 S/cm)最优。D-BNC/1%(wt)CNT/0.4%(wt)PPy导电纸与市售的导电纸相比,导电性能具有明显的优势(二极管的光亮强度更大),导电率达到2.87 S/cm,并且具有超高的柔韧性。