氧化石墨烯基復(fù)合膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其響應(yīng)性功能研究.pdf

1、濃度可調(diào)且均勻分散的GO水溶液被認(rèn)為是制備層疊結(jié)構(gòu)石墨烯基膜最基本的原材料，同時(shí)以GO水溶液為基礎(chǔ)的成膜方法也在不斷更新和完善。經(jīng)過(guò)還原處理GO膜的簡(jiǎn)單操作可以得到具有良好導(dǎo)電性的還原氧化石墨烯(RGO)膜，并且能夠保留GO膜前驅(qū)體的層疊微結(jié)構(gòu)?；贕O和石墨烯擁有眾多優(yōu)異的性能，它們?cè)谥悄茯?qū)動(dòng)體系中發(fā)揮出巨大的潛力和優(yōu)勢(shì)，不對(duì)稱異質(zhì)結(jié)構(gòu)、雙層或多層復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠賦予GO基及石墨烯基膜材料多種環(huán)境刺激響應(yīng)驅(qū)動(dòng)性。本文圍繞著GO膜的不同

2、制備方法和還原處理方法，以及Janus結(jié)構(gòu)GO基復(fù)合膜的構(gòu)造與其響應(yīng)驅(qū)動(dòng)性能等方面的研究展開工作，具體包括以下幾項(xiàng)內(nèi)容:
　　1、利用改進(jìn)的Hummers法獲得了穩(wěn)定均勻分散的GO水溶液，然后采用界面成膜、溶劑蒸發(fā)和真空抽濾方法分別制備出了具有層疊結(jié)構(gòu)的GO膜，并通過(guò)熱壓還原、熱解還原和HI化學(xué)還原方法處理GO膜，得到了更高導(dǎo)熱率和更低電阻的RGO膜。實(shí)驗(yàn)表征測(cè)試結(jié)果表明，真空抽濾法得到的GO膜的結(jié)構(gòu)更規(guī)整，機(jī)械性能良好，且膜厚可

3、控易于操作，因此是最高效的成膜技術(shù);HI化學(xué)還原得到的RGO膜能夠保持完整的膜結(jié)構(gòu)，較好地改善原始GO膜的導(dǎo)熱導(dǎo)電性，從而達(dá)到了最佳的還原效果。
　　2、基于GO和RGO不同的吸失水特性，我們?cè)O(shè)計(jì)并成功制備了具有環(huán)境刺激響應(yīng)驅(qū)動(dòng)性的Janus結(jié)構(gòu)GO/RGO復(fù)合膜，其在溫度和濕度刺激下能夠進(jìn)行可逆的卷曲-伸展運(yùn)動(dòng)。通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化能夠進(jìn)一步提高這種智能復(fù)合膜的響應(yīng)速度和敏感性，依靠人體溫度和汗液的刺激就能產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)。利用RGO層良好的導(dǎo)

4、電性，以GO/RGO復(fù)合膜構(gòu)建的濕度驅(qū)動(dòng)智能響應(yīng)開關(guān)，能夠在外部濕氣或手掌汗液的驅(qū)動(dòng)下控制電路的通斷。
　　3、在Janus結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，開發(fā)出多種具有環(huán)境刺激響應(yīng)性的GO/聚合物復(fù)合膜，包括GO/PEBA復(fù)合膜、GO/PA復(fù)合膜和GO/PC復(fù)合膜，這種智能驅(qū)動(dòng)的Janus結(jié)構(gòu)復(fù)合膜會(huì)受到GO層與聚合物復(fù)合層的性質(zhì)差異的影響，從而展現(xiàn)出不同程度的響應(yīng)驅(qū)動(dòng)能力。溫度/濕度刺激響應(yīng)驅(qū)動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，GO/PEBA復(fù)合膜的刺激響