宏观对齐的石墨薄膜由添加的可拉伸聚乙烯薄膜制成,使用形态保持碳化方法制成
Satoshi Matsushita1, Kazuo Akagi1
1Department of Polymer Chemistry, Kyoto University, Katsura, Kyoto 615-8510, Japan.
Journal of the American Chemical Society
|June 24, 2015
概括
我们开发了一种新的方法,用聚乙烯 (PA) 薄膜制造高质量的石墨薄膜. 这一过程产生了具有出色机械和电气性能的材料,包括对齐的石墨薄膜中的增强导电性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物化学 聚合物化学
- 固态物理 固态物理
背景情况:
- 聚乙烯 (PA) 薄膜是碳材料的多功能前体.
- 保持形态的碳化是一种保护前体结构的关键技术.
- 在石墨膜中达到高的机械和电气性能是一个重大挑战.
研究的目的:
- 开发具有卓越机械和电气性能的石墨薄膜.
- 为了研究前体对齐对石墨薄膜特性的影响.
- 为了建立一个高效和高产的生产方法为石墨膜.
主要方法:
- 准备典型和可拉伸的聚乙烯 (PA) 薄膜.
- 在800°C时,添加PA薄膜的形态保留碳化.
- 在高温下 (1400-3000°C) 进行碳膜的石墨化.
- 机械拉伸PA膜以诱导宏观对齐.
- 使用偏振红外吸收光谱和X射线衍射 (XRD) 评估材料性能.
主要成果:
- 石墨膜保留了PA前体的表面形态.
- 典型的PA衍生石墨薄膜具有高达224MPa的抗拉强度和2.5 × 10(2) S/cm的导电性.
- 在拉伸方向上,对齐的石墨薄膜表现出高达1.5 × 10 (3) S/cm的增强导电性.
- 石墨薄膜的高总产量 (61-74%) 在高达3000°C的温度下实现.
结论:
- 用添加的PA薄膜是高性能石墨薄膜的高效碳来源.
- 机械拉伸PA前体使得可以生产带有提高导电性的异型石墨薄膜.
- 开发的方法为先进的石墨材料提供了高收益和成本效益的途径.
