PVDF复合材料介电性能的研究.pdf

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1、化学工程师ChemicalEngineer2011年第8期文章编号:1002—1124(2011)08—0001—04!科研;与石墨烯的制备及石墨烯/PVDF:开;发复合材料介电性能的研究宋洪松,刘大博(北京航空材料研究院结构钢、功能材料与热处理工艺研究室。北京100095)摘要:通过Staudenmaier法制备了完全氧化的氧化石墨(GO),并通过高温热膨胀制备了单层石墨烯(graphene)。用Fr—IR、TG和XRD对GO的氧化程度、含氧官能团进行了表征;Graphene的XRD测试结果证明了单层石墨的存在。利用超声共混法制备了graphene/P

2、VDF介电纳米复合材料。介电性能的测试表明:Graphene的加入使PVDF介电常数大幅提高,当graphene添加量为0.25%(质量分数)时,材料介电常数接近16,是纯PVDF的1.7倍,这为石墨烯的应用和低成本介电复合材料的制备提供了新思路。关键词:石墨烯;复合材料;介电中图分类号:0613.71文献标识码:APreparationofgrapheneandtheresearchofdielectricpropertiesofgraphene/PVDFcomposites’SONGHong-song,LIUDa-bo(LaboratoryofStr

3、ucturalSteel,FunctionalMaterialandMetalHeatTreatmentTechnology,BeijingInstituteofAeronauticalMaterials,Beijing100095,China)Abstract:ThefullyoxidizedgraphiteoxidewaspreparedbyStaudenmaiermethod,andsinglelayerofgraphenewasobtainedthroughthethermalexpansionmechanism.Theoxidedegreean

4、doxygencontainingrune-tionalgroupsofgraphiteoxidehadbeeninvestigatedbyFF-IR,TG,XRD,etc;theexistenceofgraphenehadbeenprovedbyXRD.Thegraphene/PVDFnanocompositeshadbeenpreparedbyultrasonicprocessingandmixturemethod.DielectricresultsshowedgraphenecouldimporvedielectricconstantofPVDF,

5、andwhenthequali~ratioofgraphenegot0.25%,thepermittivityofcompositegotto16,whichwas1.7timesofpurePVDF.Andanovelidealofgraphene'sapplicationandpreparationhighchargestoragedensitycapacitoroflowcostwasexpolred.Keywords:graphene;composite;dielectric石墨烯(graphene)是由碳原子六元环紧密构成2600m·[8l,硬

6、度比钻石还大,同时不失韧性。的单原子厚度的二维晶体,具有重复周期的蜂窝状由于石墨烯具有高强度、高导电率、高比表面积,用点阵结构,它翘曲后可以成为成零维的富勒烯,卷其对聚合物材料进行改性有望得到高性能的聚合曲后成为一维的碳纳米管,多层堆积后成为三维的物基复合材料,使复合材料具有高导电率、高强度、石墨,因此,石墨烯被看作是构成其他石墨材料的高热稳定性并具有一定的阻燃性,进一步扩大聚合基本单元【1l。2004年英国Manchester大学的Geim物材料的应用范围。当前,以石墨烯为填料,对聚合等采用简单的“微机械力分裂法”首先制备出了单物的改性主要集中在对材料

7、本身的力学性能、导层石墨烯【】。石墨烯的出现立刻引起了科学界的广电、导热等方面,对于复合材料的介电性能,国内外泛关注,这种新型碳材料成为继富勒烯和碳纳米管相关报道很少I91。后材料学和物理学领域的又一个研究热点【5,61。石墨针对于石墨烯的片层结构及高导电性,本文采烯由于结构特殊,因而具备许多优异性能,其电子用Staudenmaier方法制备了纯度较高的石墨烯,并传输速度是硅元素的100倍,理论比表面积高达将其采用简单的超声方法添加到聚偏氟乙烯(PVDF)基体中,通过控制石墨烯的分散和用量,利用介电材料的渗流理论『l01,制备了一系列聚合物基收稿日期:2

8、011-07—18基金项目:国家自然科学基金项目(KZ70090314)石墨烯纳

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