利用二进制相分离和挤出来增强石墨烯纳米复合材料的电子性能
Yu-Chung Lin1, Yiwei Fang1, Xiaoyang Liu1
1Department of Materials Science and Chemical Engineering, Stony Brook University, Stony Brook, New York 11794, United States.
ACS applied materials & interfaces
|November 12, 2024
概括
这项研究将石墨烯纳米板块 (GNPs) 整合到聚乳酸/聚烯 (PLA/PP) 混合物中,利用相分离来提高较低度填充剂的电导率.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物科学 聚合物科学
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 石墨烯纳米板块 (GNP) 具有优良的电性能,但在聚合物混合物中实现均分散是具有挑战性的.
- 聚合物混合物,如聚乳酸 (PLA) 和同位性聚烯 (iPP),呈现复杂的形态和界面动态.
- 优化填充剂分散和透通路对于提高复合材料性能至关重要.
研究的目的:
- 为了将石墨烯纳米板块 (GNPs) 纳入聚乳酸/同位性聚烯 (PLA/iPP) 混合物.
- 利用相分离形态来缩GNP,并在较低度下实现透.
- 通过控制填充剂分布来提高PLA/PP复合材料的电导率.
主要方法:
- 使用接触角测量,研究GNP与单个聚合物 (PLA,iPP) 之间的接口特性.
- 制造PLA/PP/GNP混合物具有不同的组成.
- 分析混合物形态 (例如,双连续结构) 对GNP分布和电导率的影响.
- 在加工过程中利用切削力在聚合物矩阵内定位GNP.
主要成果:
- 与PLA相比,异性聚烯 (iPP) 与GNP的界面能量较低,促进了GNP在iPP领域内的限制.
- 混合物中增加PLA含量减少了GNP的可用空间,导致它们的积累.
- 在PLA/PP混合物中的双连续形态创造了有效的GNP度途径.
- 加工过程中的切削力有助于GNP方向,进一步提高性能.
结论:
- 在PLA/PP混合物中,GNP与iPP的优先相互作用可以被利用来指导它们的分散和度.
- 控制的相位分离和混合物形态是实现在减少GNP负载时透的关键.
- 优化加工条件,包括切削力,可以提高由此产生的复合材料的电性能.
