聚偏氟乙烯/碳纳米管热电材料的制备及其性能研究

摘要

聚偏氟乙烯（PVDF）是一种可结晶的聚合物，具有机械强度高、耐磨损、耐腐蚀、高介电常数及良好的可加工性能。同时，聚偏氟乙烯塞贝克（Seebeck）系数比较高，绝热性能好，在热电材料领域有广阔的应用前景。但聚偏氟乙烯的电导率低，抑制了它的应用。
　　本研究主要内容包括：⑴通过在PVDF中加入不同量的多壁碳纳米管（MWCNT）制备了不同MWCNT含量的PVDF/MWCNT热电薄膜。研究了其形貌结构、导电导热性能、塞贝克系数、功率因子及热电优值。实验结果表明，MWCNT经酸化后与PVDF基体有良好的界面相容性，能在PVDF基体中均匀分散；同时MWCNT的加入增强了 PVDF的电导率、功率因子以及热电优值。当MWCNT的填充量达到35wt.％时，其电导率达到了0.149S/cm，热电优值达到了2.37×10-4，相较于MWCNT填充量为1wt.％的样品提高了两个数量级。⑵为了在碳纳米管低填充量的情况下，进一步增强PVDF复合材料的热电性能，在PVDF/MWCNT中添加少量Ag粒子。测试结果表明，加入少量Ag粒子之后，复合薄膜的电导率得到增强，其功率因子和热电优值得到了提高。当加入2wt.％Ag粒子后，MWCNT含量为7wt.％的PVDF膜的电导率由6.9×10-3S/cm提高到了3.87×10-2S/cm。热电优值由2.69×10-5提高到了2.55×10-4。⑶通过静电纺丝法制备添加有Ag粒子的PVDF/MWCNT的纳米纤维薄膜，研究其形貌结构，导电、导热性能，塞贝克系数，功率因子以及热电优值。测试结果表明，将材料制备成纤维薄膜可以提高材料的塞贝克系数。含有2wt.％Ag粒子及1wt.％碳纳米管的纤维膜，其塞贝克系数为323μV/K,而同比例未纤维化的样品塞贝克系数为254μV/K。将材料纤维化之后塞贝克系数提高了27％。

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第1章 绪论

1.1引言

1.2 热电的基本原理

1.3纳米材料热电性能

1.4有机导电高分子热电性能

1.5聚偏氟乙烯的相关研究

1.6本论文研究背景及选题意义

第2章 聚偏氟乙烯/碳纳米管复合薄膜的制备及热电性能研究

2.1前言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第3章 PVDF/CNT/Ag薄膜的制备及热电性能研究

3.1前言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.6 本章小结

第4章 静电纺丝法制备PVDF/MWCNT/Ag纳米纤维薄膜及其热电性能研究

4.1前言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.6 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士期间已发表的论文

致谢