纳米材料复合硅橡胶的制备与性能改善

摘要

本文主要研究了纳米二氧化钉(Ru02)导电颗粒的制备方法及其颗粒度的调整，以及使之与甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)复合制备高性能的压阻弹性体，并研究了其电阻率随轴向压力的变化关系，得到了高压阻重复性和敏感性的新型传感材料，并建立了对影响其压阻性质主要因素的深入认识。利用透射电子显微镜得到了炭黑纳米颗粒和氧化钌纳米颗粒复合橡胶的三维重构图像，对颗粒在橡胶内部空间分布得到直观的观察。复合材料的低温电导测量表明，材料玻璃化转变显著地改变了宏观电导行为。
　　 在高PH溶液中以CTAB做为表面活性剂制备出孔洞一致的介孔二氧化硅纳米球体(MSNs)。通过增加CTAB的用量（从7.7mM到11.5mM）MCM-41型的二氧化硅纳米球的平均尺寸随之减小(从95nm到48nm)。以正己烷做为炭源炭黑被沉积在MSNs，这种材料加少量的高导炭黑与硅橡胶复合表现出良好的压阻重复性，并且硅橡胶的硬度提高了很多。
　　 研究表明宏观压阻重复性可以通过分子水平调控来改善，满足柔性应变或载荷传感器、智能结构、触觉传感等领域的需求。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 导电复合材料的导电机理

1.3 导电复合材料的压阻效应

1.4 研究的目的、主要内容与意义

第二章 纳米Ru02导电颗粒的制备

2.1 实验原料与仪器

2.2 金属钌的制备方法

2.2.1 2nm金属钌的制备

2.2.2 150nm金属钌的制备

2.3 Ru02颗粒度的调整

2.4 本章小结

第三章 Ru02硅橡胶导电复合体的制备与性能测试

3.1 RuO2/硅橡胶复合体样品的制备

3.1.1 制备所用的材料和仪器

3.1.2 实验方法

3.2 复合橡胶的电阻随填充物体积分数的关系

3.3 低温电阻关系

3.3.1 测量方法

3.3.2 氧化钌复合橡胶体电阻温度关系

3.3.3 氧化钉粉体体电阻温度关系

3.4 纳米颗粒在聚合物基体内的空间分布研究

3.4.1 电镜超薄切片的制备

3.4.2 纳米颗粒的表征

3.4.3 分析与讨论

3.5 不同颗粒度Ru02的制备

3.6 颗粒度对Ru02复合硅橡胶压阻性能的影响

3.7 结论

第四章 介孔二氧化硅／炭黑复合材料的制备与分析

4.1 介孔二氧化硅的制备

4.1.1 实验原料与仪器

4.1.2 制备方法

4.1.3 分析和讨论

4.2 介孔二氧化硅／炭黑复合材料的制备

4.2.1 实验

4.2.2 结果分析

4.3 本章小结

第五章 介孔二氧化硅／炭黑硅橡胶的性能分析

5.1 主要实验原料与仪器

5.2 主要实验内容

5.2.1 介孔二氧化硅／炭黑复合硅橡胶的制备

5.2.2 导电橡胶的压阻测量实验

5.3 介孔二氧化硅／炭黑复合硅橡胶的压阻性能

5.4 介孔二氧化硅／炭黑复合硅橡胶和Ru02复合硅橡胶的硬度对比

5.5 结论

第六章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 今后的工作与展望

感谢致词

参考文献

研究生期间发表的论文