《可拉伸、有彈性、高導電材料的製備研究》是依託杭州師範大學，由趙麗萍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：可拉伸、有彈性、高導電材料的製備研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：趙麗萍
- 依託單位：杭州師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
可拉伸、有彈性、高導電材料是柔性電子技術的前提和基礎。本項目擬使用含反應性基團的離子液體為相容劑，製備基於碳納米管和高分子彈性體的可拉伸、有彈性、高導電納米複合材料。含反應性基團的離子液體一方面通過陽離子-π強相互作用包覆在碳納米管表面，另一方面與彈性體中的反應基團發生化學反應。該製備工藝能促進碳納米管在基體中均一分散、增強碳納米管與高分子基體間的界面強度、提高碳納米管的填充率，從而實現複合材料中彈性基體提供拉伸性能和回彈性，碳納米管提供導電性的目的。由於離子液體與彈性體基體之間的化學鍵合作用，可有效防止小分子離子液體在複合材料中的遷移滲出現象，確保材料結構性能的穩定性。這一新思路無需對碳納米管進行化學處理，不損壞碳納米管本身的結構，適用多種含反應性基團的熱塑性彈性體或未硫化橡膠，是製備碳納米管分散均勻、填充率高、界面好的柔性導電材料的有效手段，具有重要的學術意義和工業套用前景。
結題摘要
利用含反應性羥基基團的離子液體包覆碳納米管，分別選擇不同的聚合物基體，包括SEBS，PMMA，PVDF，PU，4個不同的體系。製備出碳納米管分散均勻，導電性優良，具有良好彈性的納米複合材料。系統研究離子液體對碳納米管在聚合物基體中的分散行為、探索反應條件以及對複合材料材料性能的影響。結果表明：離子液體一方面以強的物理作用力吸附在碳納米管表面，另一方面與聚合物基體之間通過化學反應鍵合。不但能顯著提高碳納米管的分散性，在聚合物基體中形成碳納米管的有效導電網路，實現複合材料的高導電性；而且能增強聚合物和碳管間界面作用力，起到聚合物和碳管間界面相容劑的作用，增強複合材料的力學性能。同時，離子液體的存在能大幅度提高複合材料的導電性能。 在製備高導電、有彈性材料，實現本項目預定的研究目標之外，我們發現離子液體本身對不同聚合物體系均有典型的作用和影響，對其進行了系統、科學的研究表征，並發表SCI收錄論文，這也是本項目的重大發現：（1）利用高分辨透射電子顯微鏡，研究了離子液體對SEBS微觀相分離結構的影響；（2）離子液體對PMMA聚合物本身具有多重作用 ：（a）離子液體作塑化劑，提高PMMA的柔性降低其脆性。（b）離子液體最佳化PMMA的加工性能，降低其高溫熔融粘度。（c）離子液體作為導電摻雜劑，提高PMMA的導電性能；（3）離子液體對PVDF基體的結晶相行為有顯著影響：由非極性的α晶型轉變為極性的γ晶型。γ晶型的PVDF在壓電材料中有著突出的優勢，而通常情況下PVDF以非極性的α晶型存在，要獲得高轉化率的γ晶型的PVDF此前還未有簡單、有效的科技手段。通過系統研究，我們獲得簡單添加少量離子液體，就能控制α晶型轉化為γ晶型PVDF的方法和條件。另外，離子液體的加入，賦予PVDF材料優異的永久抗靜電性能，材料的斷裂伸長率提高2.7倍，並具有優異的透明性。（4）利用反應性離子液體作為擴鏈劑，與聚氨酯、環氧樹脂反應，製備新型固態離子導電聚合物，通過反應條件的調控，已經製備出具備自支撐性能、良好的離子導電性能的新型聚合物材料，後續研究擬將其套用於二次電池固體電解質。
