磁性石墨烯/聚氨酯柔性导电复合材料自修复性能研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:b999123
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
柔性导电复合材料由于兼具良好的导电性和柔韧性,并且灵敏度高,适用于多种复杂位置的测量而广泛用于生物医学、勘探、航空航天等多个领域,主要应用于开发多功能柔性传感器。但是由于环境、人为等多方面因素,柔性导电材料长期使用过程中会出现裂纹、划伤等缺陷,影响材料使用性能,需要进行定期更换,会增加使用成本,尤其是一些高精度精密柔性传感器材料。因此,在保证柔性导电材料的电、热学性能的同时开发出具有高效自修复性能的功能性柔性导电材料具有一定的科学意义。本文以氧化石墨烯(GO)为原材料,采用化学法将四氧化三铁(Fe3O4)修饰到石墨烯片层上制备磁性石墨烯,再通过外界均匀磁场的干预控制磁性石墨烯片层在聚氨酯中规则排列,同时利用钝化后的碳纳米管支撑起石墨烯片层制备出磁性石墨烯/聚氨酯柔性导电复合材料。通过对复合材料进行微观形貌、化学光谱及物理性能的分析,揭示出复合材料的自修复效能。并深入研究磁性石墨烯的添加量及高温热处理对材料自修复效能的影响。此外,引入的寡层石墨烯(LG)提高了复合材料电、热学性能的同时也强化了材料的自修复效能。实验结果表面:(1)结合SEM和Raman、FTIR光谱分析,经磁场调控后制备的复合材料,其内部的石墨烯片层规则排列,片层轮廓清晰可见,无明显堆叠、团聚现象,且较大部分含氧官能团被脱去,保证了复合材料能够充分发挥石墨烯优异的电、热学性能,从而保证材料的自修复性。(2)通过对比有无磁场环境下的磁性石墨烯/聚氨酯柔性复合材料热扩散系数及修复效能可知,磁场调控下,热扩散系数有效提高了10%~12%。且不同测试温度下,热扩散系数平均下降量约为0.003 mm2/s,能够保证高温下材料热扩散系数的稳定性,从而使缺陷修复时间提高了50%,实现了复合材料的快速、高效自修复。通过对比缺陷修复前后的电、力学性能研究中也发现,未经磁场调控的电阻率、抗拉强度分别相差0.026Ω·cm、7.7 MPa,而经磁场调控的为0.006Ω·cm、2.4 MPa。磁场的调控不仅使制备出的自修复柔性复合材料本身具有优异的导电、抗拉性能,而且也保证了复合材料电学、力学性能方面的可修复性。(3)通过研究磁性石墨烯含量对复合材料自修复效能影响发现:分别以磁性石墨烯含量4%和6%为分界点,热扩散系数先增后降,表面电阻率先减后增,说明适当增加磁性石墨烯含量有助于加强复合材料的电、热学性能,从而提高修复效能。通过研究高温热处理对复合材料自修复效能影响发现:高温热处理可以有效除去复合材料中残余的含氧官能团,其中,600℃高温热处理即可达到最佳状态,保证复合材料具有较好修复效能的同时也可降低高温对材料内部结构的破坏。(4)研究发现,引入LG替代还原GO后,从Raman、FTIR光谱仪以及XRD和XPS分析可看出LG缺陷程度低,与石墨烯具有几乎相同的层间距和共轭轨道,且在溶剂和水中具有一定的分散性。优化后复合材料自修复时间缩短了约1 min,重复修复率也较好。在每一个测试温度下优化后复合材料的热扩散系数比原复合材料高约0.0025 mm2/s,表面电阻率降低了0.013Ω·cm。LG的引入对复合材料的性能提升有着重要的作用,是强化材料自修复性能的有效手段。
其他文献
随着我国空间基础设施的持续推进和不断完善,在轨遥感卫星种类日趋丰富,大量多平台与多模态遥感数据得以被获取。利用高光谱数据对目标识别分类等相关研究目前已成功应用于农
近年来,创新已成为推动经济社会协调可持续发展,提高国家综合国力的重要动力。创新产出作为评估创新活动效果的重要指标,能较好的反应创新能力。对区域创新产出进行深入研究有利于合理配置创新资源,提高区域创新效率,加快区域创新协同发展。京津冀区域作为中国北方最有发展潜力的地区之一,承担着产业转型升级、民族崛起等重大使命。以创新驱动京津冀协同发展是一种必然趋势,也是京津冀三地最紧要的任务。但京津冀区域内创新落
硬盘是计算机的一个重要部件,随着计算机技术的飞速发展,硬盘的性能也在不断的提高,磁头摺片组合(英文缩写HGA)作为硬盘的读写部件,是硬盘的重要组成部分,HGA的生产技术也需
我国房地产开发企业数量众多且集中度分散,近年来房地产调控政策持续收紧,房地产企业并购整合速度加快。房地产行业具有开发周期长、所需资金量大、企业负债率高、与国家调控紧密相关等特点,使得房地产企业并购金额巨大、参与方众多、过程比较漫长。我国并购相关法律法规不够完善,产权交易市场尚需规范,造成房地产企业并购风险较大,对房地产企业并购风险管理进行研究是很有必要的。该论文以A房地产公司为研究对象,主要研究并
目的:分析川崎病并发巨噬细胞活化综合征(KD-MAS)临床资料,探讨其临床特点。方法:回顾性分析2012年9月至2019年9月中国医科大学附属盛京医院(我院)收治的14例KD-MAS临床资料,
近年来,我国城市快速发展,建筑垃圾数量也随之急剧增长。目前,我国建筑垃圾处置仍主要采取堆放、填埋和焚烧等传统方式,不仅占用大量土地,且未经处理直接露天堆放,容易污染水源、土壤和空气,更严重的是2015年发生了深圳市建筑垃圾堆放场“12·20”特别重大滑坡事故。建筑垃圾运输乱象屡禁不止,野蛮运输引发的交通事故时有发生,危害公共安全。此外,建筑垃圾因处理难度大,回收成本高,资源化利用率不足10%。我国
在经济全球化这一背景之下,中国企业选择突破国际边线,进行跨境并购,在一定程度上可以实现企业的良性发展。近年来,并购基金的兴起为国内并购市场注入了活力。对于国内市场来
近年来,人民群众在安全、环境等方面的公益需求日益增加,中国的公益诉讼案件、特别是行政公益诉讼案件这一类型的案件的数量也随之快速增长。2017年6月27日,全国人民代表大会
当前,我国面临乡村教育从“有学上”到“上好学”的转型期,需要不断加大改革力度,为乡村学生提供更加优质的基础教育,进一步实现教育公平。澳大利亚乡村地区的基础教育面临着相似的挑战,21世纪以来,澳大利亚政府及社会各界共同努力,在乡村基础教育的公平与优质上取得一定成效。本研究主要采用文献分析法、系统分析法及比较分析法,以21世纪澳大利亚乡村地区基础教育支持体系为研究对象,在对21世纪澳大利亚乡村地区基础
基于激光晶体的光学元件是大功率光学工程中的基础性元器件,其激光损伤阈值极大地决定了整体系统的寿命,极限性能和稳定性等。然而,激光晶体属于硬脆材料,传统的接触加工过程