导电高分子类流体/碳纳米管复合材料的制备与性能研究开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

碳纳米管(carbon nanotubes,cnts)具有优异的力学、电学、磁学等性能,极具理论研究和实际应用价值,因而激起了国内外学者的极大兴趣,碳纳米管的研究成为材料界以及凝聚态物理研究的前沿和热点。近年来,美国、日本、德国、中国相继成立了碳纳米管研究机构,使得碳纳米管的研究进展随之加快,在制备及应用方面都取得了突破性的进展。

按照管壁层数,碳纳米管又可分为单壁碳纳米管(single wall carbon nanotubes,swnts)和多壁碳纳米管(multiple wall carbon nanotubes,mwnts)。虽然关于纳米材料安全性的研究开展较晚,但是目前对碳纳米管在高聚物复合材料中的应用首先要解决的问题就是其分散性,这是能否赋予复合材料优良性能的先决条件之一。碳纳米管管径小,表面能大,因此很容易发生团聚,影响它在聚合物中的均匀分散,致使复合材料性能变差。为了提高分散能力及增加其与聚合物界面的结合力,需要对其表面进行改性。主要目的是降低它的表面能态,提高它与有机相的亲和力,使其能比较好的应用到与聚合物的复合材料中去。常用的改性方法主要有化学法和物理法两种。

聚合物/碳纳米管复合材料的合成方法通常有两种:一种是在碳纳米表面原位聚合。该方法是利用碳纳米管表面的官能团参与聚合,或利用引发剂打开碳纳米管的π键,使其参与聚合而达到与有机相的良好相容性。另一种是物理共混,又分为溶液共混和熔体共混。它是利用碳纳米管上的官能团和有机相的亲和力或空间位阻效应来达到与有机相的良好相容性。目前已用这两种方法制备出了聚甲基丙烯酸甲酯/cnts(pmma/cnts)、尼龙-6(pa6)/cnts、聚吡咯(ppy)/cnts、pmpv/cnts、ppv/cnts及环氧树脂/cnts复合材料等多种聚合物/cnts复合材料。

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2. 研究的基本内容与方案

基本内容:

1.材料制备:制备导电高分子类流体,酸化碳纳米管;制备导电高分子类流体和碳纳米管复合材料。

2.材料表征:采用sem、ftir、bet、cp、cv等测试方法对导电高分子类流体和碳纳米管复合材料进行结构表征和性能测试。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-8周:按照设计方案,制备导电高分子和酸化碳纳米管复合材料。

第9-12周:采用sem、ftir、bet、cp、cv等测试技术对复合材料的形貌、结构与性能进行表征。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] he j, xie h, hong j, et al.self-suspended polypyrrole with liquid crystal property[j]. journal of polymerresearch, 2018, 25(2):56.

[2] gaoz, yang j, huang j, et al. a three-dimensional graphene aerogel containingsolvent-free polyaniline fluid for high performance supercapacitors[j].nanoscale, 2017:10.1039.c7nr06847f.

[3]wang m, huang j, yang q, et al. synthesis and characterization of a fluid-likenovel aniline pentamer[j]. macromolecular research, 2018.

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