非接触电场构建Z-轴有序纳米陶瓷/聚合物柔性薄膜及其电子传输性研究
发布时间：2022-01-14 10:53
对于无机纳米颗粒聚合物复合薄膜,纳米颗粒的浓度和有序排列对膜的性能有着重要的影响。与各向同性薄膜相比,具有沿“Z”方向排列的纳米粒子的复合薄膜表现出更优异的导热性,导电性和更高的介电常数。在本论文的研究中,引入了非接触电场来诱导磷酸锗铝锂纳米粒子(LAGP,Li1+x+x AlxGe2-x（PO4）3)在聚环氧乙烷（PEO）和聚（乙二醇）二丙烯酸酯（PEGDA）的共混物中Z-轴取向排列。通过向由顶部电极和涂覆有聚合物/纳米颗粒悬浮液的基底电极组成的电极对施加电压来实现非接触电场,该电极被空气间隙平行隔开。该空气间隙电极有利于陶瓷纳米颗粒在溶液中沿“Z”方向排列,并利于溶剂的蒸发。通过光学显微镜测量薄膜排列过程中的透光率变化,追踪LAGP的排列过程,并优化排列条件。在排列完成后,通过蒸发溶剂和PEGDA的光固化将排列的LAGP粒子串固定在最终的复合薄膜中。采用数码相机,扫描电子显微镜（SEM）,能量色散X射线能谱仪（EDS）和原子力显微镜（AFM）表征了取向前后的LAGP/PEO...
【文章来源】：江汉大学湖北省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同强度磁场驱动的2wt.%Ni/PS的截面图：(a)0T;(b)0.02T;(c)0.1T;(d)0.2T(标尺:50μm)[46]
江汉大学硕士研究生学位论文第6页发现，而且在有组织的颗粒材料组装方面有着重要的应用。图1-2a)交流电场驱动颗粒在悬浮液中的运动示意图，b)介电泳作用下乳胶球自组装的原理图[57]Figure1-2a)SchematicsofparticlemovementinsuspensionbyACelectricfield,b)schematicoflatexballassemblyunderdielectrophoresis[57]1.2.3.2电场诱导胶体粒子在聚合物体系中的排列在电场法的实验研究中，应用电场辅助设备的时候，将需要被电场力作用的复合材料混合浆料置于两块电极板之间，此时顶部电极与混合浆料之间紧密接触。目前，接触电场在实验研究中应用的比较多，大量的研究被致力于在运用电场辅助来驱动粒子在不同的体系中运动方面。在施加交流电场时，悬浮分散在溶液中的粒子在电场力的作用下因为介电泳作用会取向排列，从而形成有序结构，如：一维链状结构、三维空间网络结构等。Cheol[58]等在研究中将交流电场应用在单壁碳纳米管SWNTs/丙烯酸酯类聚合物基体复合材料中，探索了SWNTs的取向排列的情况。具体实验装置如图1-3所示，复合溶液置于两电极之中，且复合溶液与两电极均有接触。施加的交流电场的强度为200V/mm，施加电场的时间为10分钟时，SWNTs在沿着电场的方向取向排列且形成了致密的网状结构，如图1-4所示，然后在蓝光的照射下使得树脂固化，这样，在电场下形成的有序结构就会被固定。然后，在研究过程中，改变交流电场的频率的大小，研究发现随着频率大小的递增，复合材料的介电常数和电导率都会随之提高。
江汉大学硕士研究生学位论文第7页图1-3电场驱动组装聚合物复合材料的典型装置[58]Figure1-3Atypicalassemblyusedforelectricfieldassemblyofpolymercomposites[58]a)b)图1-4交流电场驱动下SWNT网状结构的形成[58]：a)光学显微镜照片，b)SEM照片Figure1-4SWNTnetworkformationbytheapplicationofanACelectricfield.a)Opticalmicroscopemicrographandb)SEMmicrograph[58]我们课题组[59]在前期的研究工作中也曾将接触交流电场应用到有序结构聚合物复合材料的制备中，实验中将黏土（Clay）均匀分散在热固化树脂聚二甲基硅氧烷（PDMS）中，探讨了在交流电场的作用下，Clay在PDMS中的取向排列情况。研究发现，当施加的交流电场的强度为1400V/mm，频率为100Hz，作用时间为60s，Clay负载量为
【参考文献】：
期刊论文
[1]电场诱导聚合物微结构成型研究及其新工艺探索[J]. 蔡安江,周嘉玮,叶向东. 化工新型材料. 2019(05)
[2]电场诱导微结构图形化形成机理及常温制备工艺[J]. 李欣,邵金友,田洪淼,刘红忠,丁玉成. 纳米技术与精密工程. 2010(06)
[3]电学各向异性材料的研究进展[J]. 李玉超,王海泉,陈国华. 材料导报. 2006(11)
博士论文
[1]基于空间调制电场的聚合物微纳米结构成形机理及控制[D]. 田洪淼.西安交通大学 2017
硕士论文
[1]电场诱导蒙脱土在聚乙烯中取向分散及其电树枝特性研究[D]. 顾佳.重庆大学 2012
本文编号：3588375
【文章来源】：江汉大学湖北省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同强度磁场驱动的2wt.%Ni/PS的截面图：(a)0T;(b)0.02T;(c)0.1T;(d)0.2T(标尺:50μm)[46]
江汉大学硕士研究生学位论文第6页发现，而且在有组织的颗粒材料组装方面有着重要的应用。图1-2a)交流电场驱动颗粒在悬浮液中的运动示意图，b)介电泳作用下乳胶球自组装的原理图[57]Figure1-2a)SchematicsofparticlemovementinsuspensionbyACelectricfield,b)schematicoflatexballassemblyunderdielectrophoresis[57]1.2.3.2电场诱导胶体粒子在聚合物体系中的排列在电场法的实验研究中，应用电场辅助设备的时候，将需要被电场力作用的复合材料混合浆料置于两块电极板之间，此时顶部电极与混合浆料之间紧密接触。目前，接触电场在实验研究中应用的比较多，大量的研究被致力于在运用电场辅助来驱动粒子在不同的体系中运动方面。在施加交流电场时，悬浮分散在溶液中的粒子在电场力的作用下因为介电泳作用会取向排列，从而形成有序结构，如：一维链状结构、三维空间网络结构等。Cheol[58]等在研究中将交流电场应用在单壁碳纳米管SWNTs/丙烯酸酯类聚合物基体复合材料中，探索了SWNTs的取向排列的情况。具体实验装置如图1-3所示，复合溶液置于两电极之中，且复合溶液与两电极均有接触。施加的交流电场的强度为200V/mm，施加电场的时间为10分钟时，SWNTs在沿着电场的方向取向排列且形成了致密的网状结构，如图1-4所示，然后在蓝光的照射下使得树脂固化，这样，在电场下形成的有序结构就会被固定。然后，在研究过程中，改变交流电场的频率的大小，研究发现随着频率大小的递增，复合材料的介电常数和电导率都会随之提高。
江汉大学硕士研究生学位论文第7页图1-3电场驱动组装聚合物复合材料的典型装置[58]Figure1-3Atypicalassemblyusedforelectricfieldassemblyofpolymercomposites[58]a)b)图1-4交流电场驱动下SWNT网状结构的形成[58]：a)光学显微镜照片，b)SEM照片Figure1-4SWNTnetworkformationbytheapplicationofanACelectricfield.a)Opticalmicroscopemicrographandb)SEMmicrograph[58]我们课题组[59]在前期的研究工作中也曾将接触交流电场应用到有序结构聚合物复合材料的制备中，实验中将黏土（Clay）均匀分散在热固化树脂聚二甲基硅氧烷（PDMS）中，探讨了在交流电场的作用下，Clay在PDMS中的取向排列情况。研究发现，当施加的交流电场的强度为1400V/mm，频率为100Hz，作用时间为60s，Clay负载量为
【参考文献】：
期刊论文
[1]电场诱导聚合物微结构成型研究及其新工艺探索[J]. 蔡安江,周嘉玮,叶向东. 化工新型材料. 2019(05)
[2]电场诱导微结构图形化形成机理及常温制备工艺[J]. 李欣,邵金友,田洪淼,刘红忠,丁玉成. 纳米技术与精密工程. 2010(06)
[3]电学各向异性材料的研究进展[J]. 李玉超,王海泉,陈国华. 材料导报. 2006(11)
博士论文
[1]基于空间调制电场的聚合物微纳米结构成形机理及控制[D]. 田洪淼.西安交通大学 2017
硕士论文
[1]电场诱导蒙脱土在聚乙烯中取向分散及其电树枝特性研究[D]. 顾佳.重庆大学 2012
本文编号：3588375
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