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《华东师范大学》 2013年
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多壁碳纳米管/聚苯乙烯—聚氯乙烯复合材料的电学性能研究

石磊  
【摘要】:近年来,有关多壁碳纳米管/高分子复合材料的研究越来越受到人们的关注,其研究范围涉及了复合材料的制备、性能、应用以及复合材料内部的作用机制等诸多方面,并取得了显著的成绩。其中多壁碳纳米管掺杂在两种极性相差较大的高分子共混物基体中形成的复合材料,在提高复合材料的电导率方面取得了较大的进展。与此同时,有关高分子基复合材料的导电机制方面的研究却不是很成熟。因此,本文做了以下几方面的研究。 1.多壁碳纳米管/高分子共混物基复合材料的制备与测试 通过溶液共混的方法,分别以环己酮,二甲基甲酰胺为溶剂,用聚丙烯腈,聚氯乙烯,聚苯乙烯其中两个共混作为基体,加入碳纳米管,制备复合材料。 将通过溶液共混的制备得到的复合材料,压片成厚度均匀的薄膜,用霍尔效应测试仪(HMS3000霍尔效应测试仪)以范德堡方法对薄膜材料进行电导率测试。 2.多壁碳纳米管/聚苯乙烯-聚氯乙烯复合材料的电学性能 不同组分比的多壁碳纳米管/聚苯乙烯-聚氯乙烯(MWNTs/PS-PVC)复合材料形成导电网络所需的MWNTs的含量不同,当PS的含量为50%时最少。在导电网络形成过程中,MWNTs/PS-PVC复合材料的电导率先随着PS的含量增加而增加,当PS为50%时,电导率达到最高,随后,电导率随PS的含量的增加而减小。通过研究在不同含量MWNTs下,MWNTs/PS-PVC复合材料的电导率随PS含量的变化趋势,可以实现在MWNTs掺杂量较小下实现复合材料的高电导。 3.多壁碳纳米管/聚苯乙烯-聚氯乙烯复合材料导电机制 通过对载流子浓度,迁移率的测量以及电导活化能的计算等分析研究了影响MWNTs/PS-PVC复合材料电导率的因素和导电机制。 在复合材料导电网络形成的过程中,MWNTs/PS-PVC复合材料的载流子迁移率随PS含量的变化不明显,电导率的变化主要是由复合材料中的载流子浓度变化引起的。当PS的含量为50%时,在MWNTs/PS-PVC共混体系中电子给体-电子受体交替现象最为明显,形成了大量的n-i-p-i交替的结构单元,降低了复合材料的带隙,提高了载流子的浓度,从而促进了复合材料电导率的显著提高。
【学位授予单位】:华东师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TB332

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