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点击次数:647 发布时间:2015-12-10
影响电导率的参数主要有填料的含量、填料电导率及渗流阈值。CNTs和GNS在同一种成膜树脂中会呈现出不同的渗流阈值和电导率,这是因为填料的导电性能和渗流阈值与填料自身的特性、分散工艺以及成膜树脂密切相关。
电导率导电填料自身的特性
导电填料的粒径、比表面积、表面化学活性等均会影响涂层的导电性能。当填料含量一定时,填料粒子间的间距随填料粒径的减小而减小。足够小的粒子间距将促成量子隧道效应,所以渗流阈值随着填料粒径的减少而降低。然而采用GNS制备透明导电薄膜时,GNS基本上沉积在薄膜表面,采用尺寸小的GNS意味着单位面积的接触点多,电导率导致接触电阻较大。
Zhao等采用100——300μm²的石墨烯片制备的导电薄膜透光率为79%,方块电阻为19.1kΩ/sq,当石墨烯片的平均尺寸为7000μm2时,薄膜的透光率为78%,而方块电阻则降至840Ω/sq。
电导率导电填料的分散
CNTs和GNS的比表面积大、表面活性低,粒子间具有较强的范德华力,在聚合物基体内容易团聚,它们的分散效果将直接影响导电网络的构建,对其表面进行化学修饰可促进填料与树脂的相容性,提高填料的分散效果。氧化石墨烯较GNS易分散,但氧化石墨烯是绝缘材料,一般将涂层中的氧化石墨烯进行化学或氧化还原,从而恢复涂层的导电性能。
Ma等在GNS表面接枝长链聚合物后,环氧树脂/GNS复合体系的渗流阈值由原来的1.333vol%下降到0.32vol%。包覆表面活性剂可以提高CNTs的分散效果,同时阻止其在成膜树脂中再次团聚,但与接枝的CNTs相比,其渗流阈值较高。这是由于包覆表面活性剂的CNTs表面完全覆盖着绝缘壳层,在构建导电网络时,带有绝缘壳层的CNTs彼此搭接处的接触电阻大,导致电导率导电性能较差。
Gojny等采用球磨工艺在CNTs表面接枝氨基,与纯CNTs相比,接枝后的CNTs与环氧树脂混合后制成涂膜的导电性能反而降低,这可能是球磨分散导致CNTs长径比减小,且CNTs接枝氨基后,CNTs的共轭π电子数目减少,而新键合的sp3杂化轨道电子导电性能远不及π电子。采用化学修饰往往都会对CNTs或GNS结构造成一定程度的破坏,因而在修饰过程中需要合理地控制各项参数,在满足填料均匀分散的同时尽量保持填料结构的完整性,从而获得理想的电学性能。 
张先生
张经理
 
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