【摘 要】
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纤维素是广泛存在于自然界中的天然高分子化合物,具有良好的生物相容性,是对环境友好的绿色资源。由于分子结构中有大量活性羟基,易于改性制备不同类型的衍生物,可以作为基体或增强材料与其他材料复合制备功能性材料。本论文选用低取代水溶性醋酸纤维素（WSCA）和氧化石墨烯（GO）为原料,制备了复合膜材料和气凝胶材料,并对复合膜材料提出了优化改进方案,同时对制备的复合膜材料和气凝胶材料的结构性能进行了研究,结论
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纤维素是广泛存在于自然界中的天然高分子化合物,具有良好的生物相容性,是对环境友好的绿色资源。由于分子结构中有大量活性羟基,易于改性制备不同类型的衍生物,可以作为基体或增强材料与其他材料复合制备功能性材料。本论文选用低取代水溶性醋酸纤维素（WSCA）和氧化石墨烯（GO）为原料,制备了复合膜材料和气凝胶材料,并对复合膜材料提出了优化改进方案,同时对制备的复合膜材料和气凝胶材料的结构性能进行了研究,结论如下:（1）采用一种简单的复合方法,制备出了一种高灵敏性还原氧化石墨烯（r GO）/WSCA复合湿敏薄膜材料。以WSCA为湿度感测层,r GO为电阻转导层,制备的r GO/WSCA复合膜具有成本低、绿色环保、响应速度快、信号强度高、迟滞低等优点。复合膜具有一定的机械强度和较高的热稳定性能,可任意弯曲和折叠,最大拉伸应力可达205 MPa。在97%的相对湿度环境中,薄膜传感器的最大响应可达140%,在22%～97%的相对湿度范围内可以进行稳定的吸湿-除湿循环。这些特点为制作便携式、可穿戴湿度传感器提供了参考。（2）针对氧化石墨烯还原过程存在片层堆积的问题,实验改进了湿敏复合膜的制备方法,利用WSCA分子的两亲性基团,其中亲水羟基与GO片层的含氧官能团结合,疏水-CH3基团与GO片层的疏水C骨架结合,将WSCA作为GO还原体系的分散剂,利用“先混合”法制备r GO/WSCA复合薄膜。经过改进方法制备的湿敏复合膜,薄膜的机械性能、耐热性、湿敏能力和导电性能都得到大幅提高。拉伸应力最大提升到297 MPa,提升了92 MPa,湿敏传感器的最大响应值提升至240.7%,并且还可以监测人体不同状态时的呼吸频率,拓宽了应用领域。（3）分别采用180℃水热法和95℃化学静置法制备了两种r GO/WSCA碳气凝胶,将其作为制备超级电容器的电极材料,对其电学性能进行了检测和比较。纤维素与石墨烯气凝胶都具有3D网络结构,WSCA:GO=3:7时凝胶的性能最好,通过两种方法制备的气凝胶材料在1 A g-1时的比电容分别为215 F g-1、319.7 F g-1。通过比较,95℃化学还原法优于180℃水热还原法,WSCA的加入有效提高了电子储存和传输的面积,可以作为储能领域的绿色、可持续碳前体。
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