石墨烯與碳納米管為什么會形成氫鍵作用？

石墨烯與碳納米管為什么會形成氫鍵作用？

石墨烯與碳納米管為什么會形成氫鍵作用

將石墨烯1份和碳納米管2.5份協(xié)同配合時,石墨柱體積電阻率為8.0×10~4Ω·㎝,并且協(xié)同效應(yīng)使碳納米管沒有出現(xiàn)明顯的團聚現(xiàn)象,因此提出了碳納米管和石墨烯的協(xié)同機理:石墨烯和碳納米管在硅橡膠的分散過程中,碳納米管與石墨烯接觸幾率要高于碳納米管自身的接觸,因此,碳納米管首先與石墨烯形成了氫鍵作用,阻止了碳納米管自身的團聚,得到了較好的分散。隨著熱解時間增長,石墨烯的體積電阻率逐漸降低。熱解時間較短時制備的石墨烯,在二甲基甲酰胺(DMF)中能夠得到良好的分散,通過石墨烯留下的氧化基團還可以將其功能化。采用溶液法將碳納米管與硅橡膠復(fù)合后,滲濾閾值為5份(質(zhì)量份數(shù)),體積電阻率為4.21×10~6Ω·㎝,相對純硅橡膠下降了7個數(shù)量級,但碳納米管在硅橡膠基體中分散性很差,存在團聚現(xiàn)象。

石墨顆粒、石墨烯制備過程中工藝條件對石墨烯形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響,并研究了石墨烯和碳納米管及其協(xié)同效應(yīng)對硅橡膠導(dǎo)電性能和力學(xué)性能的影響,提出了石墨烯和碳納米管的協(xié)同效應(yīng)可以顯著改變硅橡膠導(dǎo)電性能的協(xié)同機理。同樣用溶液法制備的石墨烯/硅橡膠復(fù)合材料滲濾閾值為2份,體積電阻率為1×10~5Ω·㎝,當(dāng)石墨烯的用量為3份時,體積電阻率為7×10~3Ω·㎝,相對純硅橡膠樣則下降了10個數(shù)量級,且石墨烯在硅橡膠中均勻分布。氧化石墨的制備可以不經(jīng)過水洗步驟,它對石墨烯形態(tài)結(jié)構(gòu)幾乎沒有影響。采用在開煉機上直接加入導(dǎo)電填料的方法與溶液法進行對比,碳納米管存在嚴重的團聚現(xiàn)象,沒有形成有效地導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),但石墨烯/硅橡膠導(dǎo)電性變化不大。 研究表明,氧化時間和氧化劑用量增加后,石墨被氧化得更為充分,這為制備單層的石墨烯提供有利條件。熱解時間增長時,制備的石墨烯可以獲得較好的導(dǎo)電性能,熱解時間為40min時為0.01Ω·㎝。 說明石墨烯通過開煉機直接加入到硅橡膠中也可以得到與溶液法相似的電性能,因此有望將其工業(yè)化應(yīng)用。

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