形状记忆聚偏氟乙烯/丙烯酸酯/碳纳米管纳米复合材料的导电及导热性能

利用聚偏氟乙烯（PVDF）微小结晶的物理交联点作用,制备了形状记忆性能优异的聚偏氟乙烯/丙烯酸酯聚合物（PVDF/ACM）共混材料,为提高其导电及导热性能,于其中引入了碳纳米管（CNT）,系统研究了PVDF/ACM/CNT三元体系纳米复合材料的导热及导电性能。 结果表明,碳纳米管在PVDF/ACM体系中分散均匀;在基本保持其形状记忆性能的前提下,碳纳米管的加入使材料导热性能及导电性能有较大程度的提高：质量分数为4%的CNT使材料25 ℃的电阻值降低至5000 Ω/square,导热系数提高至0.157 W/(m·K)。     

碳纳米管的加入对聚偏氟乙烯/丙烯酸酯共混物形状记忆性能的影响

利用聚偏氟乙烯(PVDF)微小结晶的物理交联点作用,制备了形状记忆性能优异的聚偏氟乙烯/丙烯酸酯聚合物(PVDF/ACM)共混材料。为提高其形状回复应力,又将碳纳米管(CNT)引入该共混体系中,系统研究了PVDF/ACM/CNT三元体系纳米复合材料的制备、结构及性能。结果表明,碳纳米管在PVDF/ACM体系中分散均匀;在基本保持其形状记忆性能的前提下,加入质量分数为4%的CNT,材料在25℃时的储能模量由2000 MPa提高至3130 MPa。     

基于弱相互作用的石墨化CNT/PMMA复合材料的热电传输性能

从理论上计算了碳纳米管(CNT)与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的相互作用及浸润性, 并测试了CNT/PMMA复合材料的电学、热学和光学性能. 发现石墨化CNT/PMMA复合材料具有较好的导热和导电性能, 其渗流阈值在0.8%左右, 当CNT质量分数为3%时, 复合材料的导热系数提高193%. 这种电学及热学性能的提高一方面与石墨化CNTs的规整结构有关, 另一方面与石墨化CNT-PMMA体系的弱相互作用、CNT间的有效接触以及高效的CNT网络输运性能有密切关系. 研究结果表明, 通过调控CNT与聚合物基体的表面性质、相互作用及浸润性, 可以有效地构建优化的CNT输运网络, 获得性能优异的功能复合材料.     

聚偏氟乙烯共混体系的压电性及其分子运动

聚偏氧乙烯(PVDF)的压电效应近年来引起了人们的极大兴趣,为了探索PVDF共混体系中第二组分对薄膜压电性能的影响及开发新的压电材料,我们研究了PVDF的三个共混体系的压电性及其分子运动。这三个共混体系是: 1.PVDF+PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯);2.PVDF+F₂₆(偏氟乙烯-全氟丙烯共聚物),3. PVDF+F₂₄(偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物)。     

金属及其化合物掺杂PVDF介电/压电材料的研究进展

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种具有热电性和压电性的聚合物,由于其具有良好的柔韧性、热稳定性和耐腐蚀性等优点,因此在电子电气领域具有广阔的应用前景,但相对于传统无机类压电材料来说,其介电常数和压电常数仍相对较低,因此提升PVDF的压电性能和介电性能已成为目前国内外的研究热点之一。本文对近年来国内外利用金属及其化合物来提高聚偏氟乙烯(PVDF)电性能的方法进行了概述,并对金属及其化合物掺杂PVDF的利弊及发展趋势进行了展望。     

相分离对聚偏氟乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯共混物的力学与耐紫外老化性能的影响

采用熔融共混法制备聚偏氟乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯( PVDF/PMMA)共混物,考察其力学性能、耐紫外老化性能、熔体动态流变、结晶与热分解行为.PMMA含量(wPMMA)为10 wt％时,共混物形成均相结构,力学与耐老化性能最好.wPMMA≥20 wt％时,PMMA形成球状聚集体,共混物力学性能与耐候性显著降低.PMMA的存在可提高PVDF的结晶度,降低熔融温度,但不改变PVDF晶体结构.     

导电型高分子/碳纳米管复合材料研究

介绍了作者课题组近年来在导电型高分子/碳纳米管(CNT)复合材料研究中若干有代表性的工作,我们从设计多相多组分体系角度出发,通过向单一高分子/CNT体系中添加包括无机粉体、有机高分子和第二种导电介质等第三组分来调控CNT在体系中的分布状态,以期建立提高复合材料的导电性能的技术方法,并研究了添加第三组分引致材料导电性能提...     

偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物的分子链结构与多晶型现象

偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物(PVDF/TrFE)的合成及物性研究,是改善聚偏氟乙烯(PVDF)压电性的一种尝试。据文献报道,PVDF/TrFE 有明显的铁电性,以及强的压电性     

增强复合静电纺纳米纤维膜

静电纺丝纳米纤维膜具有孔隙率高、孔径小、透气性好等优良性能。但由于纤维太细,且纤维间没有有效的粘结,其强度较低,严重限制了它的应用。本文采用高/低熔点热熔性的两种高聚物进行混合静电纺丝,制备了聚丙烯腈/聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PAN/PVDF-HFP)、聚偏氟乙烯/聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF/PVDF-HFP)复合纳米纤维膜,并通过110℃、3MPa、5min的热压后处理,使PVDF-HFP部分熔融,制得具有点粘结的增强复合纳米纤维膜。测试结果显示,较处理前,增强PAN/PVDF-HFP、PVDF/PVDF-HFP复合纳米纤维膜的拉伸断裂强度分别提高了923.1%和665.7%,达到17.8MPa和26.9MPa,且同时保留了优良的孔隙率与透气性能。     

碳纳米管网/聚苯胺复合材料的制备及电化学储能性能

分别采用粉末碳纳米管(CNT)和带连接点的碳纳米管网(CNTN)为模板,通过与聚苯胺(PANI)有限域聚合得到了CNT/PANI和CNTN/PANI 2种复合材料.采用透射电子显微镜和扫描电子显微镜对材料的形貌进行了表征,采用氮气吸附-脱附分析研究了材料的孔结构参数,运用双电四探针测试仪对材料的导电性能进行了测试,利用恒流充放电、循环伏安、循环寿命及交流阻抗等电化学测试手段表征了材料的电化学储能性能.结果表明,CNTN/PANI复合材料比CNT/PANI复合材料表现出更好的导电性能和电化学储能性能,其放电比容量可达到143.2 F/g(有机电解液).     

聚偏氟乙烯共混体系的压电性及其分子运动

聚偏氟乙烯(PVDF)的压电效应近年来引起了人们的极大兴趣,用它制成的各种换能器已得到了广泛应用,关于它的压电性及其分子运动已有报道。为了探索PVDF共混体系中第二组分对薄膜压电性能的影响及开发新的压电材料,我们研究了PVDF的三个共混体系的压电性及其分子运动。这三个共混体系是:     

PVDF-HDPE双相PTC材料的制备、结构与性能

分别以聚偏氟乙烯(PVDF)、高密度聚乙烯(HDPE)为基体,炭黑(CB)为导电填料,采用两步熔融混合法,制备了PVDF-HDPE-CB导电复合材料。通过差示扫描量热(DSC)、溶剂抽提、扫描电子显微镜(SEM)等方法表征了复合材料的结构,采用电阻测试仪等仪器测试了复合材料的性能。研究了PVDF与HDPE体积比与复合材料结构的关系,以及对复合材料导电性、正温度系数(PTC)特性、耐电压性能的影响。结果表明,复合材料具有双相PTC材料结构,在复合材料中,HDPE易形成连续相,少量添加即可显著提高以PVDF为基体的PTC材料的导电性和耐电压性能。     

多孔碳基复合膜的真空冷冻干燥制备及高效太阳能水蒸发性能

以多壁碳纳米管(CNTs)和聚偏氟乙烯(PVDF)为原料, 通过相转化法形成均匀共混的胶体, 利用真空冷冻干燥(冻干)技术使胶体固化, 并在真空状态下使部分溶剂挥发, 制备了具有多孔结构的CNTs/PVDF复合膜. 实验结果表明, 冻干CNTs/PVDF复合膜具有优异的光吸收能力、 极佳的表面亲水性能. 在1 kW/m²光照强度下, 其水蒸发速率可达1.95 kg·m^-2·h^-1、 光热转化效率为92.9%. 搭载了冻干CNTs/PVDF复合膜的蒸发器在处理模拟海水和染料废水时, 均表现出良好的抗盐污染性、 显著的稳定性和优异的太阳能蒸发性能.     

聚偏氟乙烯膜三维离子传输通道的构建及其在全钒液流电池中的性能研究

随着新能源技术的不断发展, 大规模储能技术受到了广泛的关注. 全钒液流电池因其容量和功率设计灵活、安全可靠、寿命长等优势成为发展较快的储能电池之一. 离子膜作为液流电池的关键部件, 对电池的能量转化效率、寿命和成本具有显著影响. 本工作以高化学稳定性的聚偏氟乙烯作为膜材料, 利用聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮分别作为模板和稳定剂, 在聚偏氟乙烯膜内成功构建了具有较好H/V离子选择性的三维离子传输通道. 电池性能测试表明, 该聚偏氟乙烯(PVDF)离子膜有着出色的化学稳定性, 在100 mA•cm^-2电流密度下, 具有98%以上的电流效率和83.5%的能量效率. 此外, 聚偏氟乙烯具有价格低的显著特点, 使其在全钒液流电池中有较好的应用前景.     

碳纳米管对聚偏氟乙烯膜的共混改性研究

用相转化法制备了聚偏氟乙烯/碳纳米管共混膜,研究了共混膜的表面结构、水通量、孔隙率、接触角和机械性能。结果显示碳纳米管的加入提高了聚偏氟乙烯膜的亲水性和水通量,当聚偏氟乙烯浓度为10wt.%,碳纳米管含量为1.5wt.%时,共混膜的水通量和孔隙率最高,从243 L/m2·h和86.2%提高到365 L/m2·h和91.4%;接触角也由82°减小为67°;同时,共混膜的机械性能也得到显著提高。     

碱处理PVDF膜对制备高电导率质子交换膜的作用

燃料电池是一种高能量密度、低污染的新型能源. 质子交换膜是燃料电池的核心组件之一. 在对聚偏氟乙烯(PVDF)膜进行了碱处理改性的基础上制备了高电导率的聚偏氟乙烯接枝聚苯乙烯磺酸(PVDF-g-PSSA)质子交换膜, 对碱处理后的PVDF膜进行了傅立叶变换红外光谱(FTIR)、傅立叶变换拉曼光谱(FT-Raman)及电子自旋共振(ESR)分析. 振动光谱显示在处理后的膜中存在共轭碳碳双键. 首次用ESR检测到碱处理后的PVDF膜中形成了自由基, 其浓度在10¹⁶ spin/g. 研究表明碱处理引起的膜结构变化有利于接枝反应的进行, 对提高所合成的质子交换膜的电导率有重要作用, 电导率提高一个数量级, 至6.40×10^－2 S/cm.     

PMMA/PVDF共混对PVDF的β相构型影响的研究

采用溶液法制备了不同含量的聚甲基丙烯酸甲酯/聚偏二氟乙烯(PMMA/PVDF)共混薄膜,利用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射谱(XRD)、和差热分析法(DSC)对共混薄膜的结晶行为进行了分析。结果表明,共混物中PMMA的含量对PVDF的β相构型有明显影响:PMMA/PVDF=30/70共混物中β相含量最高。为提高PVDF薄膜的铁电性能提供了新的研究方法。     

高温热处理对偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物高次结构的影响

聚偏氟乙烯(PVDF)及其一些共聚物,例如偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物(PVDF/TFE)经过处理后呈现较强的压电性。许多研究表明它们是铁电聚合物,而且压电活性与样品的高次结构有关。松弛谱是研究结晶高聚物的高次结构的有力工具,近来,Koizumi等人报道了PVDF/TFE的热处理与松弛现象的关系。本文作者也报道了     

三嵌段两亲性聚乳酸共聚物的合成及其PVDF共混膜的制备

利用原子转移自由基聚合法(ATRP)合成三嵌段两亲性聚乳酸共聚物聚乙烯吡咯烷酮-聚乳酸-聚乙烯吡咯烷酮(PVP-b-PLA b-PVP),然后将其与聚偏氟乙烯(PVDF)进行其混,制备PVP-b-PLA-b-PVP/PVDF共混膜.结果表明:PVDF膜表面致密,膜断面中指状大孔和海绵状孔同时存在,而共混膜表面多孔,指状大孔贯穿整个断面;与PVDF膜相比,共混膜的孔隙率和孔径增大,水通量提高了158.87％,接触角下降了16.70％,抗污染指标下降了64.7％.     

聚吡咯@二氧化锰/碳纳米管薄膜电极的制备及在高性能锌离子电池中的应用

中性/弱酸性水系锌锰电池因其能量密度高、价格低廉、环境友好等优势受到广泛关注。然而,现有的二氧化锰正极材料存在导电性能差,在充放电过程中易于溶解等问题。这严重影响了电池的倍率性能和循环稳定性,阻碍了中性锌锰电池的应用。为了解决上述问题,本文设计了以碳纳米管(CNT)网络薄膜为导电基底沉积聚吡咯(PPy)包覆二氧化锰(PPy@MnO₂/CNT)的多级结构电极。碳纳米管和聚吡咯组装形成高比表面积的三维交联导电网络,为活性材料提供了快速的电子、离子传输通道;聚吡咯包覆纳米级二氧化锰能够有效地抑制二氧化锰的溶解,进而提升电池的倍率特性和循环稳定性。以PPy@MnO₂/CNT作为正极材料组装的水系锌锰电池在1 A·g^-1的电流密度下,比容量达到210 mAh·g^-1,循环1000圈后,电池依然具有较高的容量保持率(85.7%)。本工作的导电聚合物包覆活性物质的策略可为发展高稳定柔性储能器件提供新思路。