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1、2013年摇第37卷摇摇摇摇摇摇中国石油大学学报(自然科学版)摇摇摇摇摇摇摇摇Vol.37摇No.5摇第5期摇摇摇摇摇摇摇摇JournalofChinaUniversityofPetroleum摇摇摇摇摇摇摇摇Oct.2013摇摇文章编号:1673鄄5005(2013)05鄄0196鄄05摇摇摇doi:10.3969/j.issn.1673鄄5005.2013.05.029一纳米碳/聚偏二氟乙烯高介电复合材料薛庆忠,褚良永,雷摇拓(中国石油大学理学院,山东青岛266580)摘要:以多壁碳纳米管及多层石墨烯作为添加剂与聚偏二氟乙烯基体复合
2、,制备介电性能优异的纳米碳/聚合物复合材料。通过SEM,TEM,AFM,XPS,FT鄄IR等手段对添加剂的结构、成分及其在聚合物基体中的分散性进行了表征。对多壁碳纳米管进行羧基及酯基修饰后,提高其在聚合物基体中的分散性,复合材料的介电性能明显提高。对多层石墨烯进行强碱水热处理后,多层石墨烯表面羟基含量增加,多层石墨烯/聚偏二氟乙烯复合材料的导电阈值增加,复合材料的介电性能大大增强,表现出比碳纳米管掺杂的复合材料更加优异的介电性能。关键词:多壁碳纳米管;多层石墨烯;化学修饰;介电复合材料中图分类号:TQ028摇摇摇文献标志码:ANanoc
3、arbon/poly(vinylidenefluoride)compositeswithhighdielectricpropertiesXUEQing鄄zhong,CHULiang鄄yong,LEITuo(CollegeofScienceinChinaUniversityofPetroleum,Qingdao266580,China)Abstract:Polymerbasedcompositeswithhighdielectricpropertieswerefabricatedwithmulti鄄walledcarbonnanotube
4、(MWNTs)andfewlayergraphenenanosheets(FLGs)actingasconductivefillers.UsingmethodssuchasSEM,TEM,AFM,XPS,FT鄄IR,thecompositionandstructureofnano鄄sizedcarbonmaterialsandtheirdispersioninthepolymermatrixweremeasuredandcharacterized.Aftercarboxylicandesterfunctionalization,thec
5、ompositesshowsignificantincreaseindi鄄electricconstantduetoimprovementofthedispersionofMWNTsinthepolymermatrix.Afterone鄄stepalkaline鄄mediatedhy鄄drothermaltreatment,hydroxylcontentincreasesonthesurfaceoftheFLGs.ThepercolationthresholdofFLGs/polymercompositesincreasesaccord
6、inglyandthecompositesshowbetterdielectricpropertiesthannano鄄sizedcarbonmaterials.Keywords:multi鄄walledcarbonnanotube;fewlayergraphenenanosheets;chemicalmodification;dielectriccomposites摇摇聚合物基高介电复合材料与传统的介电材料的体积分数在阈值附近时,复合材料的介电常数会[11](如陶瓷)相比,具有机械性能好、密度低、成本低、大大增加。碳纳米管(MWNTs
7、)及石墨烯易加工等特点,在电气工程、微电子及微机电、生物(FLGs)等纳米碳材料与传统的碳材料如炭黑等相[1鄄3]工程等多种领域具有广泛应用。因此,其研究受比,具有导电阈值低、力学性能好等优点,因此成为[12鄄16]到人们的广泛关注。但聚合物材料的介电常数通常最有前途的聚合物介电复合材料添加剂。然较小,如何提高其介电常数成为该领域研究的主要而,纳米碳材料极易发生团聚,难以在聚合物基体中[4]内容之一。目前,在工程实际中主要通过在聚合均匀分散,对纳米碳材料进行化学修饰可以有效防物基体中加入其他组分提高其介电常数,如陶瓷、半止自身团聚,同时
8、提高其与聚合物基体的界面结合[5鄄8][17鄄19]导体、金属及碳材料等。其中,碳材料因其密度能力。笔者选择多壁碳纳米管和多层石墨烯小、添加量低、界面结合性好等优点而成为该领域的两种纳米碳材料为导电添加剂与
