導(dǎo)電功能自修復(fù)復(fù)合材料.pdf

1、自修復(fù)材料可以延長(zhǎng)材料的使用壽命，降低生產(chǎn)成本，提高材料安全性。近年來(lái)成為研究的熱點(diǎn)，導(dǎo)電功能自修復(fù)材料是其中一個(gè)重要的領(lǐng)域。雖然在這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的研究工作已經(jīng)取得了非常多的成就，但是仍存在著一些問(wèn)題，例如許多導(dǎo)電自修復(fù)材料的修復(fù)過(guò)程需要在外界刺激作用下才能完成，目前還沒(méi)有關(guān)于低于室溫的導(dǎo)電自修復(fù)材料的研究報(bào)道等等。本論文中，我們采用超分子聚合物作為樹(shù)脂基體，將其與碳納米材料（包括石墨烯和碳納米管）復(fù)合后制備出了兩種新型導(dǎo)電功能自修復(fù)材料，

2、并對(duì)材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)做了深入的表征。本論文主要分為以下兩個(gè)部分。
　　1.石墨烯/超分子聚合物復(fù)合材料
　　本工作中，我們首先利用檸檬酸與N'，N'，N"，N"-四甲基-1，3-丙二胺之間的質(zhì)子交換作用獲得了超分子聚合物，并將還原后的氧化石墨烯(RGO)加入其中獲得了RGO/超分子聚合物復(fù)合材料。采用廣角X射線(xiàn)衍射、透射電子顯微鏡、傅立葉變化紅外光譜，差示掃描量熱儀，旋轉(zhuǎn)粘度儀和電阻計(jì)等分析了石墨烯與復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)，復(fù)合材料

3、的熱性能、粘度-溫度特性、導(dǎo)電性能和自修復(fù)性能。X射線(xiàn)衍射分析結(jié)果表明，所用石墨烯具有微米級(jí)的大尺寸;紅外光譜分析表明，RGO的加入削弱了檸檬酸與四甲基丙二胺之間的靜電相互作用;熱分析結(jié)果表明，RGO/超分子聚合物復(fù)合材料在升降溫過(guò)程中的熱流減小;粘度測(cè)試結(jié)果表明，RGO使復(fù)合材料的粘度大幅下降。這些結(jié)果說(shuō)明，由于RGO的大尺寸，在RGO與檸檬酸和四甲基丙二胺原位形成超分子聚合物復(fù)合材料過(guò)程中，RGO對(duì)部分檸檬酸與四甲基丙二胺起到了隔離

4、作用，在一定程度上破壞了復(fù)合材料中超分子聚合物擬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的完整性。由于RGO的高導(dǎo)電性以及RGO復(fù)合材料的高流動(dòng)性，復(fù)合材料的電導(dǎo)率大幅提升了約3個(gè)數(shù)量級(jí)，且導(dǎo)電性隨溫度的躍遷變化更加顯著。相比于原聚合物，復(fù)合材料的自修復(fù)效率更高。
　　2.低溫導(dǎo)電自修復(fù)材料
　　本工作中，我們以檸檬酸和四甲基丙二胺為原料制備了超分子聚合物，并在其中加入了適量的碳納米管，隨即得到了能夠在低于室溫條件下完成自修復(fù)的導(dǎo)電復(fù)合材料。研究結(jié)果表明，

5、這種超分子聚合物能夠在-24℃條件下，4小時(shí)內(nèi)完成自修復(fù);在加入碳納米管后，超分子聚合物基體的自修復(fù)性能并未受到很大影響，所得導(dǎo)電自修復(fù)材料同樣能夠在4小時(shí)內(nèi)完成自修復(fù)。這種超分子聚合物及低溫導(dǎo)電自修復(fù)材料在修復(fù)后，可以承受約1×104 Pa的應(yīng)力而不發(fā)生斷裂。即便是斷口不完全對(duì)齊的情況下，這種超分子聚合物及低溫導(dǎo)電自修復(fù)材料也能夠很好地在-24℃完成修復(fù)，并承受相同的應(yīng)力作用。在結(jié)構(gòu)修復(fù)的同時(shí)，材料的導(dǎo)電性也得以很好的修復(fù)。對(duì)這種超分