2011-9-5 來源:中國聚合物網(wǎng)
關(guān)鍵詞：聚合物/石墨烯納米復(fù)合材料 導(dǎo)電塑料 寧波材料所
石墨烯賦予聚合物材料優(yōu)異的導(dǎo)電性，制備聚合物/石墨烯導(dǎo)電塑料是近年來聚合物領(lǐng)域的研究熱點。
為了有效地提升石墨烯納米復(fù)合材料的導(dǎo)電性，有效地使石墨烯分散在聚合物基體中是該領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問題。不過，大量的研究表明，石墨烯在大多數(shù)聚合物體系中表現(xiàn)出較差的分散性。
中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所高分子事業(yè)部鄭文革團隊的研究人員采用長時間熔融加工的簡單方式，使聚苯乙烯分子鏈與石墨烯表面原位形成π-π相互作用，制備了聚苯乙烯功能化的石墨烯。TEM研究發(fā)現(xiàn)，聚苯乙烯大分子均勻的分散在石墨烯的表面。進一步的研究表明，功能化石墨烯在聚苯乙烯基體中表現(xiàn)出優(yōu)異的分散性。導(dǎo)電測試表明，含量為3wt％的功能化石墨烯的聚苯乙烯納米復(fù)合材料的電導(dǎo)率為0.9 S/m，遠高于相同條件下的非功能化石墨烯的電導(dǎo)率0.06 S/m。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在ACS Appl. Mater. Interfaces 2011, 3, 3103-3109.
課題組研究人員發(fā)現(xiàn)，采用低溫膨脹制備的石墨烯因具有大量含氧基體，它在聚酯中表現(xiàn)出較好的分散性。研究人員對比了PET/石墨烯納米復(fù)合材料和PET/石墨復(fù)合材料的導(dǎo)電性，發(fā)現(xiàn)石墨烯納米復(fù)合材料具有很低的滲濾域值，在僅僅添加添加3.0 vol%的石墨烯情況下，可使聚合物由絕緣體變?yōu)閷?dǎo)體，導(dǎo)電率達到了2.11 S/m。相關(guān)研究成果發(fā)表在Polymer 2010, 51, 1191-1196。論文發(fā)表后得到廣泛關(guān)注，目前，該論文已被引用24次。
大量的研究發(fā)現(xiàn)，石墨烯的引入往往導(dǎo)致聚合物變脆。制備輕質(zhì)、韌性導(dǎo)電塑料是高分子事業(yè)部科研人員的一個研究方向。采用超臨界二氧化碳流體受限發(fā)泡技術(shù)，研究團隊成功制備了膨脹程度可控的PMMA/石墨烯微發(fā)泡納米復(fù)合材料。聚合物微發(fā)泡技術(shù)在聚合物基體中引入大量泡孔結(jié)構(gòu)，而石墨烯僅分布在聚合物的基體中。受限發(fā)泡技術(shù)使石墨烯在局部空間富集，這使聚合物微發(fā)泡材料在僅含有1.6 vol%的石墨烯含量下，其電導(dǎo)率即可達到1 S/m。同時，研究發(fā)現(xiàn)，泡孔的存在提高了材料的韌性。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，石墨烯的引入賦予微發(fā)泡材料優(yōu)異的電磁屏蔽性能。相關(guān)研究成果發(fā)表在ACS Appl. Mater. Interfaces 2011, 3, 918-924.
石墨烯和功能化石墨烯的電鏡照片，石墨烯、功能化石墨烯在聚苯乙烯基體中的分散程度表征
石墨烯在PET中的分散情況；PET/石墨烯和PET/石墨復(fù)合材料的導(dǎo)電性
PMMA/石墨烯納米復(fù)合材料和微發(fā)泡材料的導(dǎo)電性能和電磁屏蔽性能