石墨烯量子点溶液的有效电导率特性研究

发布时间：2021-10-24 16:51

　　石墨烯量子点作为一种零维新型纳米材料,除了拥有石墨烯的特性之外,因其独特的量子局限效应和边缘效应,在电学领域受到众多学者的广泛关注。根据椭球粒子的复合材料导电理论,建立了石墨烯量子点（GQDs）溶液有效电导率模型。结合实验结果并比较Hashin-Shtrikman（H-S）模型、渗流模型、有效介质理论（EMT）模型和普适性模型（GEM）,确定了GEM模型为预测不同体积分数下GQDs溶液有效电导率的最优模型,并得到了相应的渗流阈值和临界指数。同时,考虑到多种外界因素的影响,研究了温度、频率和磁场强度对GQDs溶液有效电导率的影响,分析了实验结果的变化趋势,进一步完善了GQDs有效电导率的研究。 

【文章来源】：化工新型材料. 2020,48(S1)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

GQDs粒子分布TEM图（a）和粒子大小分布图（b)

实验温度为20℃，在无任何外加磁场与频率的条件下，使用上述的4种模型对GQDs溶液的有效电导率进行预测。首先，给出了GQDs溶液在不同体积分数?下的实验值γ，见图2。由图可见，实验结果的渗流阈值大致为1.5×10-3。2.2.1 H-S模型预测分析

在渗流模型中，体系临界指数t对模型的预测结果起着关键的作用。在二维复合材料导电体系中，t的理想值为1～1.3，而在三维体系中，t往往选择为1.62～2.0。但在实际的应用中，由于复合导电材料的形态、尺寸、边缘和层数等因素的制约，导致了实际的t值通常和理论值有较大的差别。因此，本实验研究了在t取值为2、3和4的情况下对渗流模型有效电导率的预测，结果见图4。由图可见，和实验值γ相比，当t=2时电导率预测结果整体偏小，且弧度较大；相反，当t=4时，预测结果明显偏大，且弧度较小。当t=3时，预测的曲线和实际值相交，但曲线趋势和实验值的趋势有着一定的差距，所以该模型对GQDs溶液的应用存在不足。2.2.3 EMT模型预测分析

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3455627