CNTs_CF_PDMS柔性导体的制备及其导电特性

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1、分类号TB381密级公开UDC学校代码10500硕士学位论文（全日制学术学位）题目：CNTs/CF/PDMS柔性导体的制备及其导电特性英文题目：PreparationandconductivityofCNTs/CF/PDMSflexibleconductivecomposites学位申请人姓名：徐成成申请学位学科专业：材料学指导教师姓名：胡圣飞二○一八年五月分类号TB381密级公开UDC学校代码10500硕士学位论文题目CNTs/CF/PDMS柔性导体的制备及其导电特性英文题目PreparationandconductivityofCNTs/CF/PDMSflexibleconductiv

2、ecomposites研究生姓名（签名）指导教师姓名（签名）职称申请学位学科名称学科代码论文答辩日期学位授予日期学院负责人（签名）评阅人姓名评阅人姓名年月日学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部

3、门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖北工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月摘要柔性导电复合材料具有较好的柔性和导电性，并在外界应力条件下会出现电阻的变化，因而在可穿戴电子设备、可折叠电子屏幕等方面有较大的运用潜能。为降低导电填料含量，增加材料的柔性，本实验以碳纳米管（CNTs）和碳纤维（CF）为混杂填料填充聚二甲基硅氧烷（PDMS），通过溶液共混、表面改性、渗透填充等方法制备复合材料。并探究表面改性、渗透填充等方法对材料的导

4、电性及应变敏感性的影响，具体如下：（1）溶液共混法制备了CNTs/CF/PDMS柔性导电复合材料。结果表明，复合材料在CNTs/CF为6/4时直流（DC）电阻率最小，为1.79Ω·m，此填料含量材料在交流（AC）导电性中临界点频率最大，低频区的电阻率最小，说明了CNTs与CF之间的协同作用。混杂填料复合材料的E’和η大于单填料复合材料，流变性能和SEM进一步证明了协同作用的存在。材料的拉伸应变均超过150%，△R/R0超过300%，具有一定的应变敏感性，且复合材料在循环拉伸中随着拉伸次数的增多，△R/R0趋于稳定，具有一定的循环性。（2）利用硅烷偶联剂（SCA）对CNTs进行表面改性，并通

5、过溶液共混法制备了m-CNTs/CF/PDMS复合材料。结果表明，复合材料的DC电阻率增大，AC曲线的临界点频率稍有减小，低频区交流电阻率增大。SEM结果表明m-CNTs在基体中分散的更加均匀，流变结果表明复合材料的E’和η增大。材料在拉伸过程中△R/R0的变化幅度增大，GF明显变大，说明SCA的改性有利于CNTs在基体中的分散，有利于导电网络的形成。（3）利用溶胀渗透法制备了CNTs/CF/PDMS复合材料。最佳实验条件为：PDMS与交联剂之比为20:1；PDMS溶胀平衡的时间为1h；PDMS的溶胀溶剂为己烷；CNTs悬浮液的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺（DMF）+水（体积比为1:4），悬

6、浮液的最佳浓度为1.5mg/mL，渗透的最佳时间为3h，最佳温度为70℃。基于以上条件，研究渗透温度对复合材料电学性能的影响。结果表明渗透温度为70℃的复合材料的DC电阻率最小，AC曲线的临界点频率最高。SEM结果显示CNTs富集在PDMS的表面层，内部渗透较少，但是不仅仅是粘附于PDMS表面。拉伸时复合材料的应变均可达到250%，最小△R/R0达到400%，敏感性较好，循环拉伸时材料的最大和最小△R/R0基本保持不变，循环性较好。关键词：柔性复合材料，混杂填料，导电性，应力敏感性IAbstractThereisgoodflexibilityandconductivityofflexibl

7、econductivecomposites.Underexternalstress,therewillbechangesintheresistance,thushavinggreaterpotentialinwearableelectronicdevicesandfoldableelectronicscreens.Inordertoreducethecontentofconductivefillerandincrease