静电纺压电纳米纤维膜的制备和性能研究

发布时间：2020-10-18 01:33

　　 聚偏氟乙烯(PVDF)是一种分子链紧密、化学稳定性好、力学性能优异、成膜性好的白色粉末或颗粒。采用静电纺丝技术制备的PVDF纤维膜,具有重量轻、信号强、可测量的特点,这种性能优良的材料,可以广泛应用于环境、能源、传感器和生物医疗等领域。本文主要以PVDF为原料,采用静电纺丝技术将其制成纤维膜,利用扫描电镜(SEM)观察了纤维膜的微观形貌,并且统计了纤维平均直径大小和分布,优化了溶剂的配比、溶液浓度、工作电压、注射速度和接收转速等实验条件,制备出了形貌较好的纤维膜。同时,论文测试了纤维膜的压电性能和力学性能,测试结果为:压电信号峰值电压为270 mV,抗拉强度和弹性模量分别为13 MPa和3665 MPa。为了提升静电纺PVDF纤维膜的压电性能和使用性能,本文分别使用了AgNO_(3、)FeCl_3·6H_2O和纳米石墨烯三种无机物对PVDF进行掺杂改性,制备出了复合纤维膜。用SEM和X射线衍射仪(XRD)对其进行了微观形貌和晶相结构分析。同时,对纤维膜进行了压电性能和力学性能测试。论文探讨不同添加量的掺杂物对PVDF纤维膜性能的影响,并且分析了掺杂改性机理。研究结果显示,当AgNO_3的添加量为0.3 wt%时,此时纤维的平均直径较小;当FeCl_3·6H_2O的添加量为0.8 wt%时,压电性能提升明显;当纳米石墨烯的添加量为1.0 wt%时,纤维膜力学性能较好。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ340.64;TQ325.4
【部分图文】：

生产制备纳米纤维的方法有多很多种，包括拉伸法、模板合成法、膜裂法和水解法等[3]，但静电纺丝技术以其简单的设备构成、较低的工艺成本和能耗、良好的尺寸可控性从众多方法中脱颖而出[4]。作为一种发展快速的技术，静电纺丝技术在制备纳米纤维过程中效率高、可用于工业生产而且适用于绝大部可溶于溶剂的高分子材料。压电材料是受到压力作用会在两端出现电压的材料，常见的压电材料有石英晶体、钛酸钡等。PVDF 压电薄膜是一种新型的压电聚合物，它具有材质柔韧、低密度、低阻抗、高电压常数等优点，在传感器、换能器等领域有很大的应用前景。本文的目的是用静电纺丝技术制备性能优良的 PVDF 压电纤维膜，并在此基础上进行掺杂改性，提升其压电性能和力学性能。1.2 PVDF 薄膜的概述1.2.1 压电材料

维直径为 40-200 nm。随着技术的成熟、制备的样化，使得聚合物纤维膜的使用性能有了巨大的丝技术发展迅猛，人们可以轻易的利用静电纺丝包括中空纤维、核-壳结构、纳米蛛丝纤维以及技术不仅仅局限于聚合物溶液或熔体，还可以直例如在 2003 年，Li 和 Xia[34]利用静电纺丝同轴TiO2纳米纤维和纳米管。经历了几十年的发展，米纤维的种类和性质，使技术越来越简单，产品丝的基本原理与装置优点之一就是工艺设备简单，主要包括一支盛有、可提供千伏电压的直流静电发生器以及纤维收

同轴的 PAN/Au 纳米纤维，可以作为甲醇燃料纳米管复合纤维NT）主要包括 MWCNT 和单壁碳纳米管两学性能及大的比表面积等特点。尤其是在力金刚石相同，所以聚合物/CNT 复合材料的要方向。与其他复合材料相比，聚合物/CN可设计性强、成型加工简单等优点。但由于纳容易聚集，所以目前关于聚合物/CNT 复合法提高 CNT 于聚合物之间的界面结合力，使般将 CNT 复合到聚合物之中最常用的就是对 CNT 先进行表面修饰，然后利用静电纺纳米纤维中，静电纺丝技术可以使 CNT 在纤物纳米纤维的力学性能和电学性能。
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本文编号：2845594