三维石墨烯/氰酸酯复合材料制备及抗电子辐照性能研究

摘要

三维石墨烯因其具有密度低，孔隙度高，比表面积大，电化学性能优异等优点，成为聚合物改性等诸多领域的研究热点。本文利用水热法制备得到孔隙分布均匀，导电性强，机械性能良好的三维石墨烯，在此基础上采用真空辅助浸渍法构筑了三维石墨烯/氰酸酯导电复合材料，并探讨其在电子辐照作用下性能的变化规律，为其在航天器上的应用提供理论依据。
　　首先以改良的Hummers法制备氧化石墨烯(GO)，并利用水热法得到三维石墨烯，研究了直接水热还原、水合肼还原、氨水还原、水合肼和氨水共同还原四种不同条件对三维石墨烯结构和性能的影响规律。SEM、FTIR、XPS、XRD、Raman、电导率测试等手段结果表明，以水合肼和氨水共同作为还原剂制备的三维石墨烯还原效果最佳，样品结构均匀，导电性强，机械性能良好。采用真空辅助浸渍法制备了三维石墨烯/氰酸酯复合材料，研究了三维石墨烯含量对复合材料电导率的影响。结果表明，制备得到的复合材料电导率始终维持在10-2S/cm这一数量级，相比纯氰酸酯提高了10个数量级。对导电机理进行初步探讨，三维石墨烯的还原程度、堆叠致密和均匀程度对三维石墨烯的电导率有较大影响。三维石墨烯导电网络的构建提高了电子的传输能力，进而提高三维石墨烯/氰酸酯复合材料的电导率。
　　研究了电子辐照对三维石墨烯/氰酸酯复合材料的结构和性能的影响，通过XRD，EPR，Raman，FTIR，TGA，XPS等手段对辐照前后的复合材料进行分析。结果表明，随着电子辐照注量的提高，复合材料的导电性和热稳定性没有发生明显改变，说明复合材料中的三维石墨烯网络起到了很好的电荷传导作用，能有效缓解材料深层充放电现象；三维石墨烯的加入提高了复合材料的界面层次，进而提高三维石墨烯/氰酸酯导电复合材料抗电子辐照性能。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 石墨烯/氰酸酯复合材料研究现状

1.3 三维石墨烯研究现状

1.4 三维石墨烯/聚合物复合材料研究现状

1.5 辐照过程中电子与材料的相互作用

1.6 本文的主要研究内容

第2章 试验材料和研究方法

2.1 试验材料和设备

2.2 氧化石墨烯(GO)制备

2.3 高能电子辐照试验

2.4 分析测试方法

第3章 三维石墨烯/氰酸酯复合材料制备与表征

3.1 氧化石墨烯表征

3.2 三维石墨烯制备与表征

3.3 三维石墨烯/氰酸酯复合材料制备与表征

3.4 三维石墨烯/氰酸酯复合材料导电机理分析

3.5 本章小结

第4章 三维石墨烯/氰酸酯复合材料抗高能电子辐照性能研究

4.1 电子辐照对三维石墨烯/氰酸酯宏观形态的影响

4.2 电子辐照对三维石墨烯/氰酸酯复合材料电导率的影响

4.3 电子辐照对三维石墨烯/氰酸酯复合材料热稳定性的影响

4.4 三维石墨烯/氰酸酯复合材料电子辐照微观分析

4.5 三维石墨烯/氰酸酯复合材料电子辐照充放电现象理论分析

4.6 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢