《微孔發泡聚合物/石墨烯導電納米複合材料研究》是依託北京化工大學，由張好斌擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：微孔發泡聚合物/石墨烯導電納米複合材料研究
- 依託單位：北京化工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張好斌
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
研製和開發同時具有優秀抗靜電/電磁禁止性能和足夠高力學強度的輕質聚合物發泡複合材料是國民經濟和社會發展中迫切需要解決的關鍵科技難題。本項目充分利用石墨烯大徑厚比和高電導率特性，賦予絕緣聚合物以優秀的抗靜電和電磁禁止性能；利用石墨烯異相成核作用和超臨界二氧化碳發泡方法易於調控材料結構的優勢，在聚合物/石墨烯納米複合材料中構築均勻的微孔結構，輔以石墨烯的納米增強效應，實現材料輕質化和優秀力學性能的統一。更有意義的是，微泡孔還具有體積排出的作用，可將石墨烯在導電發泡納米複合材料中的含量降到最低。從而將石墨烯的結構功能特性和微泡孔的質輕優勢有機結合起來，最終探索出一條製備兼具優秀導電、電磁禁止、綜合力學性能的聚合物基微孔發泡複合材料的新途徑。本項目的實施和完成必將為輕質抗靜電和電磁禁止聚合物納米複合發泡材料的結構設計、性能機理研究及潛在的套用提供巨大的推動作用。
結題摘要
本項目針對輕質抗靜電/電磁禁止多功能聚合物發泡材料研究過程中迫切需要解決的納米分散和微孔結構調控關鍵科學難題，開展了如下幾項工作：（1）石墨烯C/O原子比對聚合物複合材料性能影響：採用氧化石墨高溫熱膨脹法和我們獨自開發的真空輔助低溫熱膨脹法製備了C/O不同的石墨烯，研究了石墨烯表面化學組成對對複合材料微觀結構和流變、導電和電磁禁止性能的影響，建立起石墨烯的表面化學與聚合物納米複合材料結構性能製件的關係；（2）石墨烯功能化對聚碳酸酯納米複合結構性能影響：為提高石墨烯和聚合物基體的相容性，我們發現了一種利用對苯二胺同時功能化改性和還原氧化石墨烯的新方法，化學改性石墨烯分散性好，能最佳化泡孔結構，使泡孔尺寸減小、泡孔密度增大。揭示發泡材料微觀結構與導電性能之間的關係，並證實了石墨烯的納米增強作用和微泡孔對脆性聚合物納米複合材料的有效增韌作用；（3）磁性納米粒子對聚合物/石墨烯複合材料EMI禁止性能的影響：為最佳化聚合物/石墨烯複合體系的阻抗匹配，進一步提高複合材料的電磁禁止性能，我們引入磁性納米粒子與石墨烯雜化，製備兼具良好導電性和磁性能的聚合物電磁禁止複合材料；最高電磁禁止性能在11.95 GHz達到了36 dB，並分析了電磁禁止機理；（4）微泡孔增韌聚碳酸酯/碳納米管導電納米複合材料:為研究微泡孔增韌納米複合材料的普適性，我們以碳納米管（CNT）作為導電填料，製備出具有良好導電和韌性的聚碳酸酯納米複合材料微孔泡沫。CNT的加入最佳化了泡孔結構，提高了材料電導率和電磁禁止效能。微泡孔可有效提高納米複合材料缺口衝擊韌性；且泡孔越小，泡孔密度越大，增韌效果越好；（5）選擇性發泡PC/PS/CNT導電納米複合材料結構與性能研究：為解決高填料含量複合材料難以發泡的困境，通過基體選擇及材料組分調控，實現了導電填料的選擇性分散和微泡孔的選擇性分布，而發泡的PS可起到體積排除和增韌材料體系的作用，製備出兼具優秀導電/力學性能的的微孔發泡材料。因此，本實驗提供了一種通過材料結構設計製備兼具優異功能性和力學性能輕質功能泡沫材料的新方法。另外，在本項目資助下，已發表相關學術期刊論文9篇，會議論文6篇，參加國際性學術會議2次，全國性學術會議3次，做口頭學術報告6次，申請中國專利2項，培養博士研究生2名，碩士研究生2名，圓滿完成了項目要求的所有目標。
