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微纳米金属导电网络结构设计与构筑及其性能研究

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微纳米金属导电网络结构设计与构筑及其性能研究

作者：刘学斌中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院)

学位级别：硕士

在过去十年中,电子技术和通信技术日新月异,新一代轻薄化、高集成度、高性能电子设备的普及,极大便利了人们生活,但是同时造成了日趋严重的电磁辐射污染问题。高性能的电磁屏蔽材料是解决电磁辐射污染的有效手段之一。在当前对电磁屏蔽... 详细信息

在过去十年中,电子技术和通信技术日新月异,新一代轻薄化、高集成度、高性能电子设备的普及,极大便利了人们生活,但是同时造成了日趋严重的电磁辐射污染问题。高性能的电磁屏蔽材料是解决电磁辐射污染的有效手段之一。在当前对电磁屏蔽材料和电磁屏蔽机理的研究中,屏蔽材料的本征特性如电导率、磁导率等物性参数很大程度上决定了屏蔽材料的电磁屏蔽性能。但是随着纳米材料和纳米技术的发展,具有不同尺度的复杂边界形状和非均匀结构的电磁屏蔽材料被成功制备,一些本征电导率或磁导率不高的复杂结构的屏蔽材料也具有较高的电磁屏蔽性能。材料结构特性对电磁波的影响和影响机理正逐渐成为电磁屏蔽领域的研究热点。本论文中,通过微纳米金属作为导电填料,柔性聚合物作为高分子基体构建高效的微观或宏观导电网络结构,主要内容分为以下三个部分:(1)以还原氧化石墨烯(RGO)包覆聚苯乙烯(PS)微球(PS@RGO)和银纳米线(Ag NWs)为导电填料,通过在PDMS基底上涂覆PS@RGO微球和Ag NWs的混合悬浮液,构筑微观尺度下的三维导电网络,再浇注PDMS制备出三明治结构的PDMS/PS@RGO/Ag NWs/PDMS复合膜,具备柔性、高导电性和高电磁屏蔽效能。PDMS在体系中可以保持导电结构的稳定性,不易在机械应变作用下发生导电网络的破坏。通过改变导电微球/银纳米线的复合比例,调控材料电导率,实现了高性能柔性电磁屏蔽复合膜的快速制备,并研究了电导率对于复合膜的电磁屏蔽性能的影响。(2)以片状银粉(Ag)和热塑性聚氨酯(TPU)制备Ag/TPU导电银浆,通过3D打印构筑图案网格结构的电磁屏蔽材料,通过打印图案、移动速度、打印头直径等方式精确调控图案网格结构的几何结构和尺度,制备了方形、蛇形和圆形的导电网格结构,并进一步研究了不同导电网格图案的几何结构、尺寸与其屏蔽效能的构效关系。(3)3D打印的方法构建了精确可控的图案网格结构和尺寸,为在仿真软件中建立图案网格结构的三维模型提供了基础。通过COMSOL有限元法,对不同图案网格结构(几何结构)进行仿真分析和数值计算,图案网格结构的电磁屏蔽效能模拟仿真结果与实际测定值具有较好的一致性,成功建立了图案网格结构的仿真模型。通过协同分析数值计算结果与结构-屏蔽性能的构效关系,进一步深入研究不同图案网格的几何结构、尺寸等因素对其电磁屏蔽性能的影响机理。模拟分析显示,图案网格结构的涡流集中分布与孔洞的边缘处,且Pore Area越小,通过电磁感应产生的涡电流越大,图案网格结构的电磁屏蔽效能越高。另外图案网格结构的电导率和Pore Area明显影响图案网格结构的电磁屏蔽效能的大小,但线宽大小对电磁屏蔽效能的影响较小。

关键词：电磁屏蔽导电网络结构有限元法 3D打印构效关系

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填充复合型聚合物基电磁屏蔽材料研究进展

宇航材料工艺 2022年第5期52卷 1-7页

作者：王在铎马晶晶王方颉赵一搏赵建设海装驻北京地区第一军事代表室北京100076 航天材料及工艺研究所北京100076

综述了近年来填充复合型聚合物基电磁屏蔽材料的国内外最新研究进展,按照填料结构形态(纳微粒子颗粒型填料、高长径比结构填料、片层结构填料、三维网状框架结构填料),对相关复合材料电磁屏蔽性能数据进行统计和对比。围绕构筑高效导电... 详细信息

综述了近年来填充复合型聚合物基电磁屏蔽材料的国内外最新研究进展,按照填料结构形态(纳微粒子颗粒型填料、高长径比结构填料、片层结构填料、三维网状框架结构填料),对相关复合材料电磁屏蔽性能数据进行统计和对比。围绕构筑高效导电网络的目标,从导电填料选择与处理、基体结构设计与制备方法等角度对聚合物基电磁屏蔽材料进行详细分析与总结,阐明了聚合物基电磁屏蔽材料研究现状及关键问题,阐述了聚合物基电磁屏蔽材料的研究方向和未来发展趋势。

关键词：复合型聚合物导电网络结构屏蔽效能介电损耗吸收机制

导电高分子/多壁碳纳米管复合微粒掺杂绝缘基质的导电性能及机理研究

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导电高分子/多壁碳纳米管复合微粒掺杂绝缘基质的导电性能及机理...

作者：谭宏鑫华东师范大学

学位级别：硕士

高分子-多壁碳纳米管复合导电材料结合了多壁碳纳米管的优良导电,导热,机械性能以及高分子质量轻,价格低廉,易于合成的特点而备受关注,广泛应用于半导体,电容器,可变电阻,锂离子电池等方面。本文采用导电高分子包裹少量碳纳米管,得到新... 详细信息

高分子-多壁碳纳米管复合导电材料结合了多壁碳纳米管的优良导电,导热,机械性能以及高分子质量轻,价格低廉,易于合成的特点而备受关注,广泛应用于半导体,电容器,可变电阻,锂离子电池等方面。本文采用导电高分子包裹少量碳纳米管,得到新的导电颗粒,用于合成低阂值的导电复合材料。主要分为以下几个方面：1、导电高分子／碳纳米管复合导电颗粒的制备与测试分析用原位聚合法制备了聚吡咯-多壁碳纳米管和聚苯胺-多壁碳纳米管两种复合导电颗粒。通过FESEM观察到15 wt%MWNT被PPy均匀包裹,成为共轭结构更强的管状结构。5 wt%MWNT被PANI非均匀包裹形成颗粒状结构。XPS,霍尔效应测试仪,直流双臂电桥等测试结果显示了MWNT与PPy和PANI均具有相互作用,两种复合导电颗粒在MWNT含量较低的情况下均有较高的导电性能。2、MPPy(聚吡咯-多壁碳纳米管)复合导电管掺杂绝缘高分子复合材料的导电性能与机理研究MPPy(聚吡咯-多壁碳纳米管)复合导电管掺杂到不同的高分子中均成功得到复合导电材料。与使用纯MWNT对比,在不影响导电性能的情况下可使CNT用量降低一个数量级。复合导电管掺杂到不同的高分子基体时,其相互作用不同引起导电阈值差异。根据电子隧道理论考虑到复合导电管和基体材料的相互作用,建立了电子隧道距离及born能级和复合材料介电常数之间的关系,用于分析复合材料的导电性能和机理,提出了隧道距离随掺杂量的动态变化对MPPy复合导电管的影响。3、MPANI(聚苯胺-多壁碳纳米管)复合导电微粒掺杂绝缘高分子复合材料的导电性能与掺杂作用分析MPANI(聚苯胺-多壁碳纳米管)复合导电微粒掺杂到不同的高分子中均成功得到导电复合材料。其中,掺杂到PVC基体材料中的效果最明显,MWNT的使用量为MWNT/PVC的1/32。XPS,XRD等测试结果证实了MPANI复合导电微粒与PVC基体的掺杂作用,及MPANI复合导电微粒对PVC基体材料的影响。

关键词：电导率高分子-碳纳米管复合材料载流子浓度载流子迁移率电子隧道距离掺杂作用导电网络结构

本征阻燃脲醛泡沫的原位增强及电磁屏蔽功能化研究

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本征阻燃脲醛泡沫的原位增强及电磁屏蔽功能化研究

作者：李川龙四川大学

学位级别：硕士

脲醛(UF)泡沫是以尿素和甲醛经缩聚反应得到的树脂为基体,再经发泡固化而制得的一种氨基泡沫,其由高含量N、C等元素组成的交联网状分子结构赋予了其优异的本征阻燃特性,无需添加阻燃助剂即可达到难燃级别,与聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、... 详细信息

脲醛(UF)泡沫是以尿素和甲醛经缩聚反应得到的树脂为基体,再经发泡固化而制得的一种氨基泡沫,其由高含量N、C等元素组成的交联网状分子结构赋予了其优异的本征阻燃特性,无需添加阻燃助剂即可达到难燃级别,与聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚氨酯(PU)等常用泡沫材料相比,UF泡沫具有显著的防火性能优势。然而,由于UF分子缺少柔性链段、分子交联密度大,其泡沫制品脆性大,易龟裂、掉渣,力学强度低,导致其应用受限,且具有电磁屏蔽等功能特性的UF泡沫研究更为缺乏。为此,本文针对高性能UF泡沫的需求与发展,将碳纳米管(CNTs)、玻璃纤维粉(GF)等增强粒子引入UF树脂基体,通过对复合体系界面相互作用的设计构建及原位聚合、发泡方法的研究,构筑复合体系各组分间化学键合、机械啮合等强相互作用,实现增强粒子在UF泡沫基体中的良好分散,发挥其高效增强作用,研究复合体系界面相互作用及结构,探索其增强机理;在此基础上,进一步研究制备具有电磁屏蔽功能的轻质UF/CNTs纳米复合泡沫,通过对其制备工艺的研究调控,在泡沫内部形成贯穿连续导电网络,探究复合泡沫电磁屏蔽机制。主要研究结论总结如下:基于羧基化碳纳米管(CNTs-COOH),采用原位聚合及水基发泡方法制备UF/CNTs-COOH纳米复合泡沫。CNTs-COOH表面-COOH可与UF合成体系中的氨基、羟甲基等活性基团发生反应,通过化学键、氢键等相互作用促使UF分子接枝于CNTs-COOH表面,具有较高的接枝率和较强的界面作用,使其管径显著增加,呈现增厚包覆结构;CNTs-COOH可在发泡过程中发挥异相成核作用,提高泡核数量,减少泡孔合并现象,使复合泡沫表现出较纯UF泡沫更小的平均泡孔尺寸、更窄的泡孔尺寸分布、更高的泡孔密度及更完整的闭孔结构。CNTs-COOH在UF树脂基体中均匀分散、并与基体处于强界面结合状态,从而对泡壁发挥有效支撑作用,当泡沫发生破坏时,具有包覆结构的CNTs-COOH在脱粘和拔出过程中耗散应力并诱使裂纹偏转,延缓了泡沫的破坏与崩塌,从而显著降低UF泡沫粉化率,提高泡沫力学性能,其压缩强度和模量较纯UF泡沫可分别提高58.43%和61.88%。相较于纯UF泡沫,复合泡沫的热分解温度显著增加、热失重速率下降、残碳量增加,并在泡沫燃烧时有效阻止火焰扩展,其LOI维持在32以上,阻燃等级达V-0级。利用玻璃纤维粉(GF)的高强高模特性,以聚多巴胺(PDA)为桥接分子通过原位聚合及官能团耦合接枝方法在其表面形成CNTs包覆层,研究制备CNTs@PDA@GF杂化物,FTIR及XPS分析结果表明,CNTs@PDA成功包覆于GF表面;相较于表面光滑的GF,PDA@GF杂化物表面形成磷片状及颗粒状PDA包覆物,而CNTs@PDA@GF杂化物表面则包裹了大量CNTs,形成网络状粗糙缠结结构;进一步通过原位聚合制备UF/CNTs@PDA@GF复合泡沫,相较于纯UF泡沫,复合泡沫平均泡孔尺寸减小,分布变窄,泡孔密度增加,泡孔结构更加完善。CNTs@PDA@GF对UF泡沫具有显著增强作用,当其含量仅为1.5 wt%时,复合泡沫的压缩模量及强度即分别提高78.7%和90.08%。GF表面PDA分子包覆层可与UF基体间形成化学键、氢键等强界面作用,同时,其表面通过PDA桥接而形成的粗糙网络状CNTs缠结结构可构成两相界面间较强的机械啮合作用,并促使更多UF树脂留存于GF表面,构建了复合泡沫树脂-纤维界面多级增强结构,提高了界面的应力传递能力,从而有效发挥CNTs@PDA@GF对其附近的泡孔壁的“支撑”作用,在裂纹扩展阶段,其又可在裂纹间形成“架桥”,阻止裂纹的进一步扩展而提高泡沫力学强度。CNTs@PDA@GF的引入可显著改善复合泡沫的热稳定性,复合泡沫LOI维持在34左右,阻燃等级达V-0级。以CNTs作为导电填料、以可膨胀微球(EM)为物理发泡介质,研究制备具有电磁屏蔽功能的UF/CNTs复合泡沫。不同EM含量的复合泡沫均呈现泡壁结构较为完整的多边形泡孔,泡孔尺寸均一、分布较为均匀;随EM含量增加,复合泡沫泡孔密度逐渐增加,表观密度下降;随CNTs含量增加,复合泡沫泡孔尺寸及表观密度呈先减小后增大的趋势,而泡孔密度则先增加后减小。随EM含量增加,复合泡沫导电性及电磁屏蔽效能均先升高后降低,且均在EM含量为6 wt%时达最大值,此时泡壁内导电网络较为完整;随CNTs含量增加,复合泡沫电导率及电磁屏蔽效能升高,体系逾渗阈值为0.478 vol%。当CNTs含量为1.34～2.51 vol%时,其可在复合泡沫泡壁内形成较完善的导电网络,从而在电磁波作用下其内部沿导电网络形成电流,产生焦耳热,使电磁波发生衰减,当CNTs含量为2.51 vol%时,其平均电磁屏蔽效能、特定电磁屏蔽效能分别达34.5 dB及107.

关键词：脲醛泡沫(UF) 碳纳米管(CNTs) 玻璃纤维粉(GF) 原位聚合机械啮合作用多级界面增强效应导电网络结构本征阻燃增强机理电磁屏蔽机制

自传感形状记忆复合材料的导电结构设计及其性能研究

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自传感形状记忆复合材料的导电结构设计及其性能研究

作者：周洹楷广东工业大学

学位级别：硕士

近年来,形状记忆聚合物(SMPs)及其纳米复合材料作为新兴智能材料的重要分支,悄无声息地推动着智能化社会的发展。将SMPs与导电纳米物质进行复合是当前备受关注的研究热点之一。纳米物质赋予了SMPs刺激响应功能如响应光、电、湿气等等,... 详细信息

近年来,形状记忆聚合物(SMPs)及其纳米复合材料作为新兴智能材料的重要分支,悄无声息地推动着智能化社会的发展。将SMPs与导电纳米物质进行复合是当前备受关注的研究热点之一。纳米物质赋予了SMPs刺激响应功能如响应光、电、湿气等等,同时实现驱动过程的自传感,通过电信号的改变实时反馈形变过程。本文主要研究自传感的形状记忆复合材料(SMCs),以形状记忆聚氨酯(SMPUs)作为柔性聚合物基底,选用银纳米线(Ag NWs)、碳纳米管(CNTs)和石墨烯(Graphene)等作为导电纳米填料。通过对导电网络结构进行设计,构建出三种电/光响应SMCs体系,重点研究复合材料的导电网络、形状记忆驱动及传感等性能。主要研究工作如下:(1)采用界面自组装方法构建出Ag NWs的有序导电网络;结合转移法将该导电网络嵌入SMPU柔性基底中,制备出双层结构的电响应SMCs。通过SEM和DSC表征复合材料的微观形貌和热学性能。实验发现,与无序Ag NWs导电网络相比,有序Ag NWs-SMPU复合材料的导电性能和焦耳热效应均得到增强,同时具备良好的电热重复性。而且,复合材料在低导电填料含量下(4.35 wt%)实现了低电压(2 V)的快速(25 s)形状记忆驱动,并对该过程自传感的电阻变化(R)展开研究。所有性能均表明,通过对Ag NWs导电网络进行结构设计,可以实现自传感电响应SMCs的低电压快速驱动。(2)将CNTs和Graphene的混合纳米碳材料真空沉积在静电纺丝SMPU的微纳米纤维无纺布上,制备出具有三维层级结构的近红外光(NIR)响应复合材料。用SEM、DSC和ATR-FTIR表征和分析复合材料的微观形貌及结构。纳米碳薄膜为SGC复合材料提供良好的导电性以及基于微裂纹的应变传感功能;在此基础上将复合材料作为应变传感器对人体运动进行监测。对复合材料的光热性能与形状记忆驱动作进一步研究。将拉伸固定50%的复合材料暴露在NIR刺激下,即有-1530的R,表现出高灵敏的自传感。将复合材料作为自传感驱动器,设计了仿机械手动作如牵引、提升重物等,这些过程伴随电阻信号的传递,实现了驱动与传感一体化。(3)将CNTs超声附载在静电纺丝SMPU纤维表面,随后结合真空抽滤工艺,将Ag NWs-CNCs薄膜沉积在多孔纤维布上,制备出非对称导电结构的NIR响应复合材料。基于非对称结构,AC-e SC复合材料实现了高度可拉伸(100%)和高传感灵敏(R为99576),很好地解决了拉伸范围和传感灵敏度之间的矛盾。用SEM、DSC和Micro-FTIR表征复合材料的微观形貌及非对称结构,并对复合材料特殊传感机制和非对称结构进行深入研究和详细解释。AC-e SC复合材料的双面性,导致了金属层与碳层的水接触角、线性伏安和光热效应等性能均表现出截然不同的结果。而且,形状记忆驱动由于非对称结构,表现出差异化以及可控性,同时实现了高灵敏的自传感。该非对称结构方法为可拉伸、高灵敏驱动器的制备提供了新的研究思路。

关键词：形状记忆复合材料导电网络结构形状记忆驱动自传感

碳纳米管导电网络复合CH3NH3PbI3和NiCo2的微波吸收性能研究

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碳纳米管导电网络复合CH3NH3PbI3和NiCo2的微波吸收性能研究

作者：张灿燕山大学

学位级别：硕士

在新型吸波材料的研究领域中,碳纳米管(CNTs)优异的导电率使得它具有高的相对介电常数,然而作为吸波材料而言,高的相对介电常数使得大量电磁波在材料表面反射出去,仅入射进去少量电磁波,这也造成了其本身的高频电磁波损耗性能很差。研... 详细信息

在新型吸波材料的研究领域中,碳纳米管(CNTs)优异的导电率使得它具有高的相对介电常数,然而作为吸波材料而言,高的相对介电常数使得大量电磁波在材料表面反射出去,仅入射进去少量电磁波,这也造成了其本身的高频电磁波损耗性能很差。研究发现,CNTs以其导电网络结构为基体复合介电材料或者磁性材料,调节了电磁参数,从而得到的复合材料具有优异的电磁波损耗性能。本文研究了以CNTs导电网络为基体,分别复合了新型钙钛矿材料(CHNHPbI)和纳米磁性粒子(NiCo),以调节电磁参数,达到优异的电磁波损耗性能。用原位溶液法进行制备了CHNHPbI及CHNHPbI/CNTs复合材料,复合材料中CNTs导电网络均匀的包裹住了CHNHPbI微粒,并随着CNTs的含量减少,CHNHPbI微粒逐渐团聚长大。经测试其和石蜡混合物的电磁参数,计算各个样品/石蜡混合物的反射损耗,CHNHPbI/CNTs-5/1具备优异的反射损耗性能,其中在厚度为1.3 mm,频率为13.1 GHz处,反射损耗强度能达到-35.7 dB,<-10 dB(反射损耗率达90%)的频宽为2.4 GHz(11.74.1 GHz);在1.0.5 mm厚度的区间,56.8 GHz频率区间内,其反射损耗强度均能达到<-20 dB(反射损耗率达99%)。用水热合成法和高温还原法制备了NiCo及NiCo/CNTs复合材料,NiCo纳米粒子均匀依附在CNTs上结晶长大,并随着CNTs含量的减少,大尺寸NiCo粒子数量逐渐增加。经测试其和石蜡混合物的电磁参数,计算四种样品/石蜡混合物的反射损耗,NiCo/10%CNTs具备着优异的反射损耗性能,其中在厚度为1.3 mm,频率为14.7 GHz处,反射损耗强度能达到-25.5 dB,<-10 dB的频宽为4.4 GHz(12.56.9GHz)。另外,在1.2.0 mm厚度的区间,3.76.5 GHz频率区间内,其反射损耗强度均能达到<-20 dB。

关键词：碳纳米管 CH3NH3PbI3 NiCo2 吸波材料导电网络结构介电损耗磁损耗

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明胶碳改性锂二次电池电极材料及其应用研究

明胶碳改性锂二次电池电极材料及其应用研究

作者：李镔珂北京化工大学

学位级别：硕士

作为下一代电化学能量存储器件,锂二次电池由于其高能量密度等优点获得了越来越多的关注与研究。然而,受限于电极材料制备与性能问题,锂二次电池的实际应用仍面临诸多挑战。锂二次电池中商业化正极材料磷酸铁锂,因其较低的电子导电率及... 详细信息

作为下一代电化学能量存储器件,锂二次电池由于其高能量密度等优点获得了越来越多的关注与研究。然而,受限于电极材料制备与性能问题,锂二次电池的实际应用仍面临诸多挑战。锂二次电池中商业化正极材料磷酸铁锂,因其较低的电子导电率及离子迁移率,往往表现出较差的倍率性能和有限的循环寿命;而金属锂负极则存在锂枝晶形成和体积无限膨胀等问题,造成锂二次电池较短的循环寿命和潜在的安全问题。针对锂二次电池电极材料制备及应用的现存问题,本论文以生物质明胶作为改性剂改性电极材料。通过简单高效的球磨和低温热解工艺,制备了平均粒径～175 nm且具有连续导电网络结构的明胶碳改性磷酸铁锂正极（4-BM6h-20）。明胶碳网络结构不仅可以显著提高磷酸铁锂的电子传输速率,而且可以提升磷酸铁锂在嵌锂/脱锂过程中的结构稳定性。此外,制备过程无需额外的导电剂和粘结剂,进一步提升了磷酸铁锂的可逆容量。因此制备的4-BM6h-20磷酸铁锂正极表现出优异的倍率性能(0.2 C下的比容量为160 m Ah g,10 C下的比容量为107 m Ah g)和循环寿命（280次循环后容量没有衰减）。此外,以明胶作为碳前驱体、金属盐作为辅助剂,利用静电纺丝法制备了含有Mo S片的氮硫双掺杂多孔碳纳米带材料（Mo S@NSPCB）。由于过渡金属与明胶前驱体的络合作用,制备的Mo S@NSPCB具有柔性自支撑结构。以Mo S@NSPCB纤维膜改性的金属锂负极表现出极佳的循环性能(对称电池在1 m A cm,1 m Ah cm条件下能稳定沉积/剥离金属锂超2000 h,电压滞后仅有～22.7 m V)及优异的实用性(在3 m A cm,3m Ah cm条件下循环超1500 h)。此外,利用原位/非原位表征测试揭示了Mo S@NSPCB对金属锂负极的改性机制,证明氮硫原子和金属化合物亲锂位点可以实现均匀沉积金属锂的目的,并抑制金属锂枝晶的形成,而连续的三维导电框架结构能有效抑制金属锂负极的体积膨胀。

关键词：明胶碳锂二次电池磷酸铁锂正极金属锂负极导电网络结构杂原子掺杂

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聚合物基复合材料PTC性能研究

聚合物基复合材料PTC性能研究

作者：石东海北京化工大学

学位级别：硕士

聚合物基导电复合材料不仅综合了无机填料的导电性和聚合物材料优良的柔韧性,还具有单组分所不具有的新的物性,并且由于其成本低、易加工成型、可设计性好等特点是陶瓷基材料所不可替代的,从而迅速成为PTC材料开发研制的热点。本工作以... 详细信息

聚合物基导电复合材料不仅综合了无机填料的导电性和聚合物材料优良的柔韧性,还具有单组分所不具有的新的物性,并且由于其成本低、易加工成型、可设计性好等特点是陶瓷基材料所不可替代的,从而迅速成为PTC材料开发研制的热点。本工作以高密度聚乙烯(HDPE)及聚丙烯(PP)两种非完全结晶聚合物为基体,以纳米炭黑(CB)以及碳纤维(CF)无机粒子做填料,研究了复合材料的电导率随温度的变化规律,即PTC性能。内容包括:(1)采用钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂及稀硝酸等分别对纳米CB粒子进行表面改性,以PP为基体,研究了不同改性方法所得CB粒子在聚合物中的分散行为,以及改性方法对复合材料渗流阈值附近导电及介电行为的影响。认为偶联剂能够在CB和基体间起到架桥作用,有效改善两者间的结合性,尤其是钛酸酯偶联剂由于形成的柔性单分子层结构,较硅烷偶联剂更有效地提高了材料的介电及PTC性能,并可提高材料的稳定性。(2)以CB分别填充单组分聚合物HDPE和PP,研究了基体组分的热性能及结晶度对复合材料导电行为的影响。发现不同基体使材料具有不同的渗流阈值,CB/HDPE复合材料较CB/PP具有更强的PTC效应可能源于HDPE具有较高的结晶度。(3)通过CB填充不相容聚合物体系HDPE/PP,研究了二元聚合物基复合材料特殊的导电行为。研究结果表明渗流阈值远远低于CB和单一聚合物复合,且最低的渗流阈值及最强PTC效应均出现在两相聚合物体积比非常接近1/1时。非常低的渗流阈值可归因于CB在其中一相基体中的选择性分布以及当两相聚合物体积相同时所引起的双渗阈效应,而显著的PTC效应可能正是由于这种双渗阈结构特点及二元聚合物基体相连续的体积膨胀所引起。这种具有特殊低渗流阈值的双组分聚合物基复合材料在PTC材料及高介电材料领域具有潜在的工程应用价值。(4)以具有长径比的CF填充CB/聚合物复合材料,研究了第二相无机填料对材料导电网络及导电性能的影响。适量CF的引入由于其在CB粒子间的桥梁作用使相同填料含量时复合材料的电导率得到提高,填充CF的复合材料的PTC性能较原复合材料得到一定程度的改善。

关键词：聚合物基填料复合材料 PTC效应导电网络结构渗流效应

聚氨酯导电高分子复合材料的制备及其电性能形变敏感性能的研究

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聚氨酯导电高分子复合材料的制备及其电性能形变敏感性能的研究