氧化石墨烯对聚氨酯凝胶中离子传输影响规律研究

作     者：张雨林 肖颖 靳力 贺雍律 陈晨 周新贵 张鉴炜 

作者机构：国防科技大学空天科学学院材料科学与工程系 湖北航天化学技术研究所 国防科技大学空天科学学院新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室 

出 版 物：《材料导报》 (Materials Reports)

年 卷 期：2025年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：湖南省青年科技人才项目(2022RC1080) 

主　　题：离子凝胶 氧化石墨烯 热电性能 发射率调控 

摘      要：聚合物基凝胶热电材料还存在离子传输选择性低、力学性能差等问题。本文引入热电性能优良的氧化石墨烯（GO）为添加剂来提高凝胶的综合性能，研究不同比例GO /聚合物基体聚氨酯（PU）/离子液体1-乙基-3-甲基咪唑双氰胺 （EMIM DCA）复合凝胶的电导率和塞贝克系数变化，观察复合凝胶的结构和形貌，并以凝胶为离子传输层，碳膜为功能层开发变红外发射率器件。利用模拟软件对离子传输行为进行分子动力学模拟。研究表明：不同比例的GO与聚氨酯离子凝胶都有提高复合凝胶电学性能的作用，当GO掺杂浓度为0.3%时，凝胶性能最佳，电导率为1.6×10-4S/cm，塞贝克系数值为9.31 mV/K；添加GO的凝胶玻璃化转变温度都比纯聚氨酯离子凝胶高；在初始条件冷热两端温差均为50 °C情况下，掺杂0.3% GO含量的凝胶器件在20 s内使得碳膜表面的红外温度下降9 °C，表现出高效且稳定可靠的发射率调控能力。分子动力学模拟结果和实验结果相符。