碳填充剂对水基聚合物纳米复合材料的电气和机械性能的影响

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
• 纳米技术纳米技术

背景情况:

• 聚合物复合材料需要既具有电导性,也需要为先进应用量身定制的机械性能.
• 开发功能性聚合物复合材料的高效和可扩展的合成方法仍然是一个挑战.

研究的目的:

• 开发一种简单的,以水为基础的战略,用于合成减少氧化石墨烯 (rGO) -多壁碳纳米管 (MWCNT) /聚合物复合材料.
• 调查不同rGO:MWCNT比率和填充剂负载对复合材料电力和机械性能的影响.
• 探索这些复合材料在灵活电子等应用中的潜力.

主要方法:

• 使用了一种水性甲烯基聚合物矩阵.
• 碳纳米填充剂,特别是rGO和MWCNT,以不同的重量百分比 (0.25,0.5,1.0重量%) 和rGO与MWCNT的比率 (10:1, 1:1, 1:10).
• 测量了电导率,扬模和断裂时的延长,以描述复合材料的特性.

主要成果:

• 成功合成了导电复合材料,由于分离的填充网络,在富含MWCNT的配方中观察到的最高导电率 (高达8.2 × 10^-3 S m^-1).
• 机械性能,包括Young的模量和断裂时的延长,受到填料负荷和rGO:MWCNT比率的显著影响.
• 与纯聚合物相比,含有0.25%重量%MWCNT丰富填充剂的复合材料表现出增强的灵活性,在断裂时的延长率从154.2%增加到252.4%.

结论:

• 为rGO-MWCNT/聚合物复合材料建立了一个简单的,以水为基础的合成路径.
• 该研究强调了碳填充剂组成和负载之间的关键相互作用,以实现所需的电力和机械性能.
• 优化的rGO-MWCNT聚合物复合材料为灵活的电子应用提供了有前途的特性.