导电石墨烯/聚合物复合材料的制备及压阻性能研究
随着具有柔性和可拉伸特性的新型压阻材料的研究深入，其在人工皮肤，可穿着电子器件等领域的广泛应用引起了广泛的关注。近年来碳纳米管/聚合物压阻复合材料及纳米石墨片/聚合物压阻复合材料展现出了极高的压阻敏感度，但是此类复合材料体系中仍难以实现令人满意的动态压阻重复性，较小的滞后以及优异的耐久特性。因此，开发研究一种可以同时兼顾高压阻敏感度，理想动态重复性，较小的滞后，以及优异耐久特性的压阻材料依然是一个巨大的挑战。
本文第一部分工作主要是以表面功能化的石墨烯（G-ODA）为填料，以硅橡胶(PDMS)为聚合物基体制备了导电G-ODA/PDMS复合材料，并对其压阻特性进行了系统地研究。对复合材料体积电阻率的测试实验结果显示G-ODA/PDMS复合材料的渗流阈值仅为0.63vol.％。同时，体积分数1.19vol.％的复合材料样品在压阻动态循环测试中表现出了与碳纳米管复合材料接近的压阻敏感度，但是在循环重复性，滞后效应以及耐久性上明显优于已报道的碳纳米管/硅橡胶复合材料。在单轴压缩下，G-ODA/PDMS复合材料的电阻变化与压力之间呈现指数关系。在多次的重复测试中，复合材料保持了很好的耐久性，材料压阻特性曲线的第10次循环与1000次循环后的曲线变化保持一致。
另一部分工作是通过原位热还原工艺将氧化石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料进行原位还原，得到了不同体积分数的热还原石墨烯(TR-G)/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料，并对其压阻特性进行了分析研究。分析热失重试验结果确定200℃为氧化石墨适宜的还原温度，氧化石墨烯复合材料在此温度下保持2小时后可得到电性能优异的TR-G/TPU复合材料。
总之，本文所述两种制备新型石墨烯/聚合物复合材料工艺为制备压阻综合性能优异的柔性压阻复合材料提供了更多的可能性。
导电石墨烯;表面改性;聚合物基复合材料;原位热还原工艺;压阻性能
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
党智敏
2012
中文
TB332;TM242
83
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）