碳纳米管/氢化丁腈复合材料界面极化和电性能研究：分子极性的影响

摘要

介电弹性体(DE)由于其优异的性能和广阔的应用前景成为了电致活性聚合物研究的热点。为了制备高介电常数的DE，高导电的碳系填料经常被应用在DE复合材料体系中。碳系填料提高介电常数的主要机制是界面极化，界面极化受温度，界面相容性，填料尺寸等诸多因素影响。为了提升DE复合材料的性能，人们针对填料-基体的界面做了一系列研究和优化，常见方法为填料的有机化（包覆、接枝、改性）。目前对于界面的优化和研究集中在填料领域，缺乏基体性质对于界面状况的研究。因此本课题制备一系列具有不同分子极性的碳纳米管/氢化丁腈(CNTB/HNBR)橡胶DE复合材料，研究了基体的分子极性在微观上对于复合材料界面极化的影响，进而探究其在宏观上对复合材料电性能的差异，为高ε'、低ε

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 介电弹性体简介及工作原理

1．2 提升介电弹性体性能的方法

1．2．1 增加介电常数

1．2．2 降低介电弹性体模量

1．2．3 减小介电弹性体厚度

1．3 传统介电弹性体基体

1．3．1 Acrylics丙烯酸酯

1．3．2 Silicones硅胶

1．3．3 Polyurethanes聚氨酯类

1．3．4 其他传统介电弹性体基体

1．3．5 氢化丁腈橡胶(HNBR)

1．4 介电弹性体的极化

1．4．1 电子极化(electronic polarization)

1．4．2 原子极化(atomic polarization)

1．4．3 取向极化(orientation polarization)

1．4．4 超电子极化(Hyperelectronic (nomadic) polarization)

1．4．5 界面极化(Interfacial polarization)

1．5 界面极化的研究进展

1．5．1 界面极化模型

1．5．2 界面极化影响因素

1．6 碳纳米管

1．6．1 碳纳米管简介

1．6．2 碳纳米管在介电弹性体应用中的基础研究

1．6．3 碳纳米管长径比及其取向对于复合材料介电性能的影响

1．6．4 改性碳管对于复合材料介电性能的影响

1．7 电化学阻抗谱的简介和等效电路的介绍

1．7．1 电化学阻抗谱的原理及应用

1．7．2 使用电化学阻抗谱的基本前提

1．7．3 等效电路简介和应用

1．8 本课题研究内容及意义

1．8．1 本课题的意义和目的

1．8．2 本课题的主要内容

1．8．3 本课题的创新点

第二章 碳纳米管／氢化丁腈橡胶复合材料的制备和表征

2．1 碳纳米管／氢化丁腈橡胶复合材料的制备

2．1．1 实验试剂及材料

2．1．2 实验仪器

2．1．3 实验方法

2．2 样品性能测试与表征

2．2．1 扫描电子显微镜(SEM)

2．2．2 透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)

2．2．3 橡胶加工分析仪(RPA)

2．2．4 体积电导率测试

2．2．5 介电性能测试

2．2．6 阻抗性能测试

2．2．7 力学性能测试

第三章 结果与讨论

3．1 碳纳米管在碳纳米管／氢化丁腈橡胶(CNTB／HNBR)复合材料的分散及网络结构分析

3．1．1 扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征

3．1．2 碳纳米管／氢化丁腈橡胶(CNTB／HNBR)复合材料填料网络分析

3．2 碳纳米管／氢化丁腈橡胶(CNTB／HNBR)电导率分析

3．2．1 碳纳米管／氢化丁腈橡胶(CNTB／HNBR)直流电导率分析

3．2．2 碳纳米管／氢化丁腈橡胶(CNTB／HNBR)交流电导率分析

3．3 碳纳米管／氢化丁腈橡胶(CNTB／HNBR)复合材料的介电性能

3．4 碳纳米管／氢化丁腈橡胶(CNTB／HNBR)交流阻抗分析

3．5 碳纳米管／氢化丁腈橡胶(CNTB／HNBR)界面极化机理图

3．6 碳纳米管／氢化丁腈橡胶(CNTB／HNBR)力学性能分析

第四章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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