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1、隨著能源需求的逐漸增大,儲(chǔ)能技術(shù)急需發(fā)展以提高能源的利用效率。電介質(zhì)材料因可以作為儲(chǔ)能材料受到了廣泛關(guān)注,其中聚合物基介電復(fù)合材料具有良好的加工性能和輕質(zhì)等特點(diǎn),有利于電子元器件的小型化、輕質(zhì)化。石墨烯比表面積大,導(dǎo)電性好,機(jī)械性能優(yōu)異,填充到聚合物基體中,可以顯著提高聚合物基介電復(fù)合材料的介電性能。但是石墨烯易團(tuán)聚,在聚合物基體中難以均勻分散,是研究的難點(diǎn)。本論文用改良Hummers法制備氧化石墨烯,采用三種方法進(jìn)行修飾包覆和還原處理
2、,得到了分散性較好的石墨烯。將得到的石墨烯添加到聚偏氟乙烯中,制備石墨烯/聚偏氟乙烯介電復(fù)合材料,并研究了這種介電復(fù)合材料的介電性能。
?。?)采用對(duì)氯苯基異氰酸酯與氧化石墨烯表面的羥基和羧基反應(yīng),并用化學(xué)法還原,得到對(duì)氯苯基異氰酸酯修飾的石墨烯(rGO-pCi)。紅外光譜(FT-IR)和紫外可見(jiàn)吸收光譜(UV-vis)分析表明,對(duì)氯苯基異氰酸酯與氧化石墨烯反應(yīng)生成了氨基甲酸酯鍵和酰胺鍵,氧化石墨烯得到較好的還原。原子力顯微鏡(
3、AFM)和透射電鏡(TEM)結(jié)果表明,修飾后的石墨烯在N,N-二甲基甲酰胺中能以單片層形式存在,表現(xiàn)出良好的分散性。介電性能測(cè)試結(jié)果顯示,在100Hz時(shí),這種經(jīng)修飾的石墨烯與聚偏氟乙烯復(fù)合制備的介電復(fù)合材料介電常數(shù)達(dá)到了78,約為聚偏氟乙烯的8倍,介電損耗僅為0.25。
?。?)用無(wú)機(jī)納米粒子四氧化三鈷對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行包覆,并進(jìn)行熱還原處理,制備了四氧化三鈷包覆的石墨烯。AFM和SEM結(jié)果表明,石墨烯片層的表面比較均勻的沉積了一
4、層納米粒子,包覆后的石墨烯片層厚度約為15nm。FT-IR、UV-vis和TG結(jié)果表明,熱還原同樣表現(xiàn)出良好的還原效果。Co3O4包覆的石墨烯與聚偏氟乙烯介電復(fù)合材料在100Hz時(shí)的介電常數(shù)達(dá)到了90,介電損耗為0.39。特別在高頻時(shí),該介電復(fù)合材料的介電損耗仍處于相對(duì)較低的狀態(tài)。當(dāng)石墨烯填充量超過(guò)滲流閾值后,介電損耗隨石墨烯填充量的增加仍然只是較小幅度增大。介電損耗的這種比較特殊變化規(guī)律為介電復(fù)合材料在高頻環(huán)境中的應(yīng)用提供了途徑。
5、r> (3)用多巴胺在氧化石墨烯表面自聚形成聚多巴胺包覆層,并通過(guò)化學(xué)還原制備了聚多巴胺包覆的石墨烯。AFM和TEM圖片顯示,石墨烯表面形成了比較均勻的聚合物包覆層,包覆后的片層厚度約為1.5-1.7nm。聚多巴胺包覆的石墨烯在N,N-二甲基甲酰胺中也表現(xiàn)出了良好的分散穩(wěn)定性。介電測(cè)試結(jié)果表明,在100Hz時(shí),聚多巴胺包覆的石墨烯片層與聚偏氟乙烯介電復(fù)合薄膜的介電常數(shù)達(dá)到了278,介電常數(shù)與聚偏氟乙烯相比顯著提高。介電損耗約為0.48
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