银纳米晶须/聚多巴胺电热复合材料的制备及表征

来源 :东华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yilong_hongru
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,由于电热复合材料具有主动加热功能,能够在极端恶劣的环境中主动产生焦耳热效应,已经引起了人们广泛的关注。轻质、低压驱动、柔性、环保、快速响应和可穿戴是目前电热复合材料的终极目标。银纳米晶须作为最为热门的纳米导电填料,具有导电性优异、成本低廉、可控成形和不易缠结等优点。目前已有大量研究表明,在电热复合材料上使用银纳米晶须(AgNW,silver nanowhisker)能够在低压下获得高电热效率、快响应速度和受热稳定等优点。本文通过浸涂法制备了银纳米晶须/聚多巴胺/棉基(AgNW/PDA-C,silver nanowhisker/polydopamine/cotton based)电热复合材料,对其表面形态、电学性能、形貌结构和电热性能进行研究。为了进一步加强电热复合材料的耐久性和可用性,在其表面涂覆聚二甲基硅氧烷(PDMS,polydimethylsiloxane)作为保护层,研究其电热性能和新体系的电热模型。具体的研究内容与分析如下:(1)通过一步多元醇还原法制备AgNW,研究不同硝酸银、聚乙烯吡咯烷酮和氯化钠含量对其形态结构的影响;接着通过扫描电子显微镜、X射线衍射和紫外-可见吸收光谱对AgNW进行分析表征。研究发现,在0.2 g AgNO3,0.4 g PVP和0.2 ml NaCl(0.1 mol/L-1)的制备条件下能够形成形态结构良好的AgNW。通过电镜照片可以观察到平均直径为94.84 nm,长度为9.61 um,长径比约为100的银纳米晶须。通过X射线衍射分析和紫外-可见吸收光谱分析可以表明所制备的AgNW具有较高的纯度和良好的线性结构。(2)在聚多巴胺改性棉织物(PDA-C,polydopamine modified cotton)的基础上,通过浸涂法制备了AgNW/PDA-C电热复合材料。采用红外光谱、接触角、万用表、扫描电子显微镜和红外成像仪对材料的表面性质、电学性能、形貌结构和电热性能进行表征分析。结果表明,聚多巴胺能够保持棉织物的表面性质,通过其独特的粘附作用吸附银纳米晶须,使得复合材料快速达到更低的电阻值。银纳米晶须能够在棉织物表面形成良好的导电回路,能够为其提供优异的电热性能。复合材料在1.6V以下的低电压均能够表现出优异的电热性能。复合材料的电热性能能够较好地吻合经典电热模型,稳态温度与电压呈二次关系,与电功率呈线性关系。复合材料的平均总传热系数达到15.04 W·℃-1·m-2,平均特征时间参数为15.92,具有优异的电热转化率和快速响应时间。复合材料在恒定电压和梯度电压下能够维持较好的静态电热性能,但在2000次反复弯曲后动态电热性能有所下降,需要进一步加强。(3)为了进一步加强复合材料的耐用性和可用性,通过在其外层采用层复合法涂覆上聚二甲基硅氧烷作为保护层,从而制备了银纳米晶须/聚多巴胺/棉/聚二甲基硅氧烷(AgNW/PDA-C-PDMS,silver nanowhisker/polydopamine/cotton/polydimethylsiloxane)电热复合材料,并研究其表面性质、形貌结构、力学性能和电热性能。结果表明,聚二甲基硅氧烷能够赋予复合材料表面很好的疏水性,同时能够很好的保护内部的发热元件。复合材料的拉伸性能相比于棉织物在断裂强度有所下降,但断裂伸长保持不变,仍然能够保持较好的拉伸性能,能够满足可穿戴中的使用要求。在1.6V的电压下,复合材料仍然具有优异的电热性能。复合材料的实际电热曲线能够更好地吻合改进电热模型。复合材料的稳态温度随着电压或电功率的增加而上升。复合材料的平均总热传系数为25.20 W·℃-1·m-2,平均升温特征时间参数为20.33,平均降温特征时间参数达到21.17,同样具有优异的电热转化率和快速响应时间。在静动态电热测试中,复合材料电热曲线稳定,稳态温度变化量较小,表现出优异的电热稳定性。复合材料整体相比之下能够更好地满足在可穿戴领域的使用需求。
其他文献
传统村落是我国宝贵的历史文化遗产,承载着优秀的农耕历史和传统文化。随着我国城镇化的不断推进,乡村逐渐成为发展的重点,建设“美丽乡村”也成为了决胜全面小康的重要任务
从西双版纳自然环境优势和茶叶发展历史角度出发,讨论了生态茶园建设的重要性和必要性,建设生态茶园是西双版纳茶业可持续发展的必由之路。
公共利益的损害因其具有隐蔽性、长期性和复杂性等特征,一旦受到侵害,就需要付出很大代价来保护和修复,需要凝聚国家诸多人力、物力和财力才能恢复原状,才能满足个人和企业正
研究型学习就是大学生在教师指导下,从自然、社会和生活中选择和确定研究专题,用类似科学研究的方式,主动地获取知识、应用知识、解决问题的一种综合实践活动。大学生研究型
基层公务员是我国政府管理的基础、中坚力量,其工作绩效水平与政府部门的产出具有直接关联。但当下政府部门基层公务员的低绩效现象并不罕见,因此,如何提高基层公务员的工作
当前由次贷危机引发的金融风暴正在全球肆虐,并有愈演愈烈之势。在全球经济危机的背景下,企业电子商务的优势显现。如何在全球金融危机的背景下,进一步发展企业的电子商务,对
本文以提高银行系统办公家具设计水平为目的,分析了银行系统家具外观设计标志色的运用和银行标志、英文字母等元素引申变形设计;分析了银行系统家具产品结构设计的尺寸设计、
目的:评估Hyper-CVAD方案、CALLG2008方案治疗初治急性淋巴细胞白血病的疗效及安全性比较。方法:收集2010年1月至2017年2月在福建省血液病研究所诊断为ALL的初治患者608例。H
针对实际应用中汽轮机末级动叶片表面残余应力导致的失效问题,文章通过对不锈钢叶片进行不同工艺参数下的切削试验,研究了工艺参数对叶片表面残余应力的影响规律。由于叶片的
中华饮食文化源远流长,有“民以食为天,食以味为先”的说法,可见在烹饪中最注意食物的味,而美味佳肴则离不开调味品。经济的发展带动了调味品行业的发展,消费者对于调味品的需求也日益增加,调味品的包装设计也越来越受重视。但就目前市面上的调味品包装设计而言,大部分存在内容与形式上不统一、缺乏新意和同质化等问题。随着消费升级,消费者对于调味品包装的需求不再是简单的停留于包装的基本功能,更多的是上升到情感层面,