納米碳材料和聚酰亞胺復(fù)合薄膜制備和性能的研究

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1、學(xué)位論文數(shù)據(jù)集中圖分類號(hào)TQ317.3學(xué)科分類號(hào)430.5530論文編號(hào)1001020120327密級(jí)公開學(xué)位授予單位代碼10010學(xué)位授予單位名稱北京化工大學(xué)作者姓名宋景達(dá)學(xué)號(hào)2009000327獲學(xué)位專業(yè)名稱材料科學(xué)與工程獲學(xué)位專業(yè)代碼080500課題來(lái)源學(xué)校自選項(xiàng)目研究方向聚合物及功能復(fù)合材料納米碳材料與聚酰亞胺復(fù)合薄膜論文題目的制備與性能研究關(guān)鍵詞石墨烯、氧化石墨烯、石墨片、聚酰亞胺、復(fù)合薄膜、介電性能論文答辯日期2012.05.23木論文類型基礎(chǔ)研究學(xué)位論文評(píng)閱及答辯委員會(huì)情況姓名職稱工作單位學(xué)科專長(zhǎng)指導(dǎo)教師武德珍教授北京化工大學(xué)高分子物理評(píng)閱人

2、1吳戰(zhàn)鵬教授北京化工大學(xué)高分子材料評(píng)閱入2汪曉東教授北京化工大學(xué)高分子材料評(píng)閱人3評(píng)閱人4評(píng)閱人5答辯委員會(huì)主席答辯委員1答辯委員2答辯委員3答辯委員4答辯委員5注:一.論文類型:1.基礎(chǔ)研究2.應(yīng)用研究3.開發(fā)研究4.其它二.中圖分類號(hào)在《中國(guó)圖書資料分類法》查詢。三.學(xué)科分類號(hào)在中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T13745—9)《學(xué)科分類與代碼》中查詢。四.論文編號(hào)由單位代碼和年份及學(xué)號(hào)的后四位組成。摘要納米碳材料與聚酰亞胺復(fù)合薄膜的制備與性能研究由于電子元器件微型化、小型化的趨勢(shì)日益加強(qiáng),對(duì)高介電材料的要求越來(lái)越高,傳統(tǒng)高介電材料己成為制約電子器件發(fā)展

3、的關(guān)鍵因素之一。近年來(lái),聚合物電介質(zhì)復(fù)合材料以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)成為電介質(zhì)材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。由于多數(shù)聚合物材料的介電常數(shù)較小,通常需添加高介電或者高導(dǎo)電的填料才能實(shí)現(xiàn)高介電常數(shù)復(fù)合材料的制備,尤其是納米碳材料/聚合物復(fù)合材料在新型電子材料的研究中備受關(guān)注。本文選用聚酰亞胺(PI)為聚合物基體,以二維石墨烯、石墨片,一維碳納米管,零維碳微球?yàn)樘盍?,系統(tǒng)研究了導(dǎo)電填料的類型、表面結(jié)構(gòu)、含量和極性對(duì)于復(fù)合材料熱穩(wěn)定性、力學(xué)性能、電學(xué)性能的影響。主要成果如下:以三類納米碳材料為填料,分別采用EA、XRD、Raman和TEM對(duì)三類碳材料的成份、結(jié)構(gòu)以及形貌進(jìn)行了表征;采

4、用超聲分散.原位復(fù)合的方法制備了相應(yīng)的納米碳材料/聚酰亞胺(nano.C/PI)復(fù)合薄膜,系統(tǒng)研究了填料在基體中的分散狀態(tài)。通過熱失重分析(TG)、動(dòng)態(tài)機(jī)械熱分析(DMA)、萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)和精密阻抗分析儀等研究了三類填料對(duì)于PI復(fù)合薄膜熱穩(wěn)定性、力學(xué)性能和電學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,填料在基體中以片層狀態(tài)均勻分散,對(duì)于具有不同還原程度的二維石墨烯與PI的復(fù)合薄膜,在填料摻雜量相同的情況下,復(fù)合材料介電常數(shù)隨著填料還原程度的增加而增加,同時(shí)滲流閾值也逐漸減小。此外,由部分還原石墨T北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文烯(H.RGO)制各的復(fù)合薄膜,耐熱穩(wěn)定性提高30℃,由

5、石墨烯制備的復(fù)合薄膜拉伸強(qiáng)度提高38%。N型石墨片摻雜的復(fù)合薄膜熱穩(wěn)定性、力學(xué)強(qiáng)度均得到提高,介電性能對(duì)于頻率依賴性小。P型石墨片的摻雜使基體轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)電材料,當(dāng)填料含量為10%時(shí),電導(dǎo)率可達(dá)3.64"10~S/m。將三種維數(shù)的填料改善PI基體介電性能進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明,在同等量摻雜下,具有高比表面的石墨烯對(duì)于聚合物介電性能的改善最為優(yōu)異。關(guān)鍵詞:石墨烯,氧化石墨烯,石墨片,聚酰亞胺,復(fù)合薄膜,介電性能摘要PREPARArIoNANDTHEPRoPERTIESINVESTIGATIoNoFNANo.CARBoNANDPoLYIMIDECoMPOSTIEFIL

6、MSABSTRACTInthepastfewyears,becauseofthetendingofelectronicminiaturization,thedemandofhighdielectricconstantmaterialhasbeenincreasedfast.Thetraditionalhighdielectricconstantmaterialbecomesabottleneckrestrictingthedevelopmentofelectronicdevices.Recently,polymericdielectriccomposite

7、materialhasreceivedalotofattentionforitsuniqueadvantages.However,Sincethemajorityofpolymermaterialhaveasmalldielectricconstant,usuallyneededaddinghighdielectricorconductivefillertoachieveahighdielectricconstant.Especiallythepolymer/carbonnano—compositematerialhasbeengainedintensiv

8、elyconcerninthenovelelectronicmat

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