石墨烯纤维及其复合材料结构设计与电磁屏蔽性能
发布时间：2021-01-30 00:32
随着电子产品的迅速发展和使用量的急剧上升,微波和射频等高频电磁波正干扰着我们的生活,为了减少电磁干扰污染,必须开发质量轻、成本低的电磁干扰屏蔽材料。作为一种新型的碳材料,石墨烯因其低密度、热稳定性好、耐腐蚀性强、高导电率和柔性好等优点,弥补了金属等材料高密度且易腐蚀的缺点。轻质碳材料中的明星成员石墨烯纤维,作为一种新型的一维石墨烯材料,发展近十年来,被广泛应用于储能和探测器等领域,然而有关于其在电磁屏蔽方面的应用鲜见报道。因而针对如何充分利用石墨烯纤维的优点以最优配置分散于复合材料中,我们从石墨烯纤维自身的制备与性能调控研究入手,后选用硅橡胶为基体,制备出一系列不同介观结构的石墨烯纤维/硅橡胶复合材料并探究其电磁性能及构性关系。本论文主要分为以下三个部分:（1）石墨烯纤维的制备和性能:首先使用“一步”法快捷制备单层氧化石墨烯,以其高浓度溶液（40mg/ml）为原料,通过湿法纺丝法制备出氧化石墨烯纤维,随后通过氢碘酸化学还原、微波水热还原、热退火和电镀等手段制备出一系列纤维。就本征导电纤维而言,在经过化学和热退火600℃两步还原后得到的纤维,因氢碘酸的亲核取代反应和高温的作用,纤维导电性...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石墨烯-其他碳材料前驱
舜罂槭??徒鸶帐?牡既认凳?[9,10]，这些性质能都使得石墨烯被认作硅材料的下一代替代品。理论上讲，完美的二维结构只能在绝对零度下稳定存在，但作为二维结构的石墨烯却在实验室中被剥离出来，这可能归功于石墨烯在纳米级别上存在的微观皱纹，即石墨烯并不是完美晶型。2007年，J.C.Meyer等[11]利用TEM对石墨烯进行观察时发现电子束的衍射斑点随着入射角的增大而展宽，他们认为石墨稀表面存在小山丘般的起伏。Meyer等推测，单层石墨烯为降低其表面能，将由二维向三维形貌转换，故而褶皱成为二维石墨烯存在的必要条件（图1.2[11]）。1.1.2石墨烯制备方法石墨烯以其优异的诸项性能引起了人们的极大兴趣，有关于石墨烯的制备方法研究层出不穷。目前石墨烯的制备方法主要有以下几种：1.1.2.1微观机械剥离法2004年时，Novoselov和Geim[2]利用胶带，将单层石墨烯从高定向热解石墨（HighlyOrientedPyrolyticGraphite,HOPG）中剥离出来：一开始，先将HOPG固定在玻璃衬底上，随后用透明胶带进行反复撕揭；除去多余HOPG后，有薄的石墨烯片层留在衬底上；最后在丙酮中对带有微片的衬底进行超声，再将单晶硅片置于溶剂中，使得单层石墨烯沉积到其表面。该方法进一步简化：在胶带之间反复粘揭后，将其贴到衬底上，待石墨烯转移到衬底后，用显微镜对单层石墨烯进行观察筛眩该方法的特点是能够获得高品质石墨烯，石墨烯晶体结构完整，物理性能优良，缺陷少，可用于实验室基础理论和模型研究[11-13]。缺点在于操作效率低，制图1.2石墨烯褶皱结构示意图Fig.1.2Schematicdiagramofgraphene
耸??┑牡缱咏峁梗?晌?跋炱涞缱邮湓说那可⑸渲行摹Ｒ虼耍珿O的还原不仅要去除含氧基团及其原子尺度的晶格缺陷，而且要恢复石墨晶格的共轭网络。这些结构变化导致石墨烯的导电性和其他性能的恢复。1.2.2氧化石墨烯制备方法化学法制备氧化石墨炼的基本原理都是采用强氧化剂（如高锰酸钾），在强酸条件下破坏石墨原有共辄结构，后在石墨片层表面生成大量含氧官能团。这些官能团一方面减弱了石墨片层间范德华力，另一方面又增强了片层与分散溶剂之间的溶剂化作用，促使氧化石墨在极性溶剂中解离成单层氧化石墨，即氧化石墨图1.3Lerf–KlinowskiGO模型Fig.1.3Lerf–KlinowskimodelofGO
本文编号：3007892
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石墨烯-其他碳材料前驱
舜罂槭??徒鸶帐?牡既认凳?[9,10]，这些性质能都使得石墨烯被认作硅材料的下一代替代品。理论上讲，完美的二维结构只能在绝对零度下稳定存在，但作为二维结构的石墨烯却在实验室中被剥离出来，这可能归功于石墨烯在纳米级别上存在的微观皱纹，即石墨烯并不是完美晶型。2007年，J.C.Meyer等[11]利用TEM对石墨烯进行观察时发现电子束的衍射斑点随着入射角的增大而展宽，他们认为石墨稀表面存在小山丘般的起伏。Meyer等推测，单层石墨烯为降低其表面能，将由二维向三维形貌转换，故而褶皱成为二维石墨烯存在的必要条件（图1.2[11]）。1.1.2石墨烯制备方法石墨烯以其优异的诸项性能引起了人们的极大兴趣，有关于石墨烯的制备方法研究层出不穷。目前石墨烯的制备方法主要有以下几种：1.1.2.1微观机械剥离法2004年时，Novoselov和Geim[2]利用胶带，将单层石墨烯从高定向热解石墨（HighlyOrientedPyrolyticGraphite,HOPG）中剥离出来：一开始，先将HOPG固定在玻璃衬底上，随后用透明胶带进行反复撕揭；除去多余HOPG后，有薄的石墨烯片层留在衬底上；最后在丙酮中对带有微片的衬底进行超声，再将单晶硅片置于溶剂中，使得单层石墨烯沉积到其表面。该方法进一步简化：在胶带之间反复粘揭后，将其贴到衬底上，待石墨烯转移到衬底后，用显微镜对单层石墨烯进行观察筛眩该方法的特点是能够获得高品质石墨烯，石墨烯晶体结构完整，物理性能优良，缺陷少，可用于实验室基础理论和模型研究[11-13]。缺点在于操作效率低，制图1.2石墨烯褶皱结构示意图Fig.1.2Schematicdiagramofgraphene
耸??┑牡缱咏峁梗?晌?跋炱涞缱邮湓说那可⑸渲行摹Ｒ虼耍珿O的还原不仅要去除含氧基团及其原子尺度的晶格缺陷，而且要恢复石墨晶格的共轭网络。这些结构变化导致石墨烯的导电性和其他性能的恢复。1.2.2氧化石墨烯制备方法化学法制备氧化石墨炼的基本原理都是采用强氧化剂（如高锰酸钾），在强酸条件下破坏石墨原有共辄结构，后在石墨片层表面生成大量含氧官能团。这些官能团一方面减弱了石墨片层间范德华力，另一方面又增强了片层与分散溶剂之间的溶剂化作用，促使氧化石墨在极性溶剂中解离成单层氧化石墨，即氧化石墨图1.3Lerf–KlinowskiGO模型Fig.1.3Lerf–KlinowskimodelofGO
本文编号：3007892
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