聚乙烯復(fù)合材料二維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)

1、碳納米管/聚乙烯復(fù)合材料二維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)（文獻翻譯） 5碳納米管/聚乙烯復(fù)合材料二維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)摘要具有隔離結(jié)構(gòu)的低值滲流閥高分子復(fù)合材料（CPC）材料可以實現(xiàn)導(dǎo)電，像炭黑（CB），碳納米管（CNTs）等導(dǎo)電粒子只位于聚合物基體界面而不是隨機的分布。多壁碳納米管（MWNTs）能在大量酒精輔助下分散。超聲波和強烈的機械混合能幫助超高分子量聚乙烯（UHMWPE）矩陣粒子形成隔離結(jié)構(gòu)。形態(tài)觀察和臨界指數(shù)表明多壁碳納米管/聚乙烯復(fù)合材料形成二維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致非常低滲流0.072vol。關(guān)鍵詞：碳納米管、超高分子聚乙烯、隔離、導(dǎo)電1導(dǎo)言在導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料的生產(chǎn)加工方面，（ACRUCIAL）材料是導(dǎo)電填料的核心，

2、必須在非一般的情況下綜合其考慮其性能，否則，加工變得很困難，雖然復(fù)合材料得性能是優(yōu)秀的，但是會導(dǎo)致最終的成本升高。具有隔離結(jié)構(gòu)的低值滲流閥高分子復(fù)合材料（CPC）材料可以實現(xiàn)導(dǎo)電，像炭黑（CB），碳納米管（CNTs）等導(dǎo)電粒子只位于聚合物基體界面而不是隨機的分布在整個系統(tǒng)（萊文等人）。具有隔離結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料如金屬制品（甲基丙烯酸甲酯）（有機玻璃）/炭黑（CB）、黑色顆粒碳互聯(lián)在(LOWCB)納米線上形成的三維網(wǎng)絡(luò)能達到約0.2vol的低滲流閾值。如此低的滲流閾值要歸因于隔離的材料。然而，這些復(fù)合材料的導(dǎo)電機制和電氣特性沒有受到普遍的重視。常見的制造復(fù)合材料的隔離結(jié)構(gòu)的方法是把DRYMIXING

3、嵌入到碳納米管或炭黑（CB）壓縮成型。對于碳納米管來說，由于其表面能量大，不容易分散，只有靠統(tǒng)一的機械攪拌。在這項研究中，我們利用酒精輔助超聲分散碳納米管分散從而避免了他們的聚集，以及輔助碳納米管填充超高分子量聚乙烯（UHMWPE）復(fù)合材料的隔離架構(gòu)。復(fù)合材料生成的二維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)引發(fā)了非常低的滲流0.072vol。碳納米管和導(dǎo)電性之間的關(guān)系需要從復(fù)合材料結(jié)構(gòu)進行了討論。2實驗我們的實驗采用的主要材料包括壁碳納米管（MWNTs）和超高分子量聚乙烯（聚乙烯）。壁碳納米管，來自中國科學(xué)院，成都化工有限公司，直徑20-40納米和長度50微米，并通過化學(xué)氣相沉積法（CVD）的方法。超高分子量聚乙烯，來自北

4、京市第二輔助產(chǎn)品代理工廠，具有以下特點：密度= 0.94g/cm3，熔點溫度Tm = 137，體積電阻率=1017厘米。碳納米管被送入酒精溶液從而暫停，然后經(jīng)過激烈分散過程，超聲波振動45分鐘，超高分子量聚乙烯是攪拌均勻后加入到SUSPENSION一個半小時后，完全酒精蒸發(fā)。在超高分子量聚乙烯的粒子，碳納米管是一層層獲得。隨后，粉末壓縮形成10 × 10 ×2立方毫米板，經(jīng)過10MPa的壓力后，在200預(yù)熱5分鐘。然后把板材冷卻到室溫保持5分鐘冷壓縮成型。在電導(dǎo)率方面銀膏是涂在樣品的表面以確保樣品良好接觸。當樣品單位體積電阻低于106厘米，四探針法使用兩個多用表和電壓表來測

5、定體積電阻率，當樣品的體積電阻率超過106厘米用高電阻率測量儀。低和高電阻率測量樣品尺寸分別為2 × 10 × 100 mm3和2 × 100 ×mm3。樣本在液態(tài)氮中冷凍1.5小時后通過形態(tài)觀測很快影響斷裂。使用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察斷裂表面。圖1新生的超高分子量聚乙烯表面形貌SEM照片和吸附超高分子量聚乙烯顆粒碳納米管的表面 0.085圖2壓縮成型碳納米管/聚乙烯復(fù)合膜與碳納米管光學(xué)顯微照片 0.085vol。圖3碳納米管填充碳納米管復(fù)合材料的斷面 0.085vol。圖4插入顯示了對數(shù)的函數(shù)的導(dǎo)圖對與指數(shù)為1.13噸和臨界體積含量c= 0.07

6、2c卷。3結(jié)果和討論圖1（a）顯示了新生的碳納米管的表面/超高分子量聚乙烯粉末其中一部分碳納米管相連線程。圖1（b）顯示碳納米管是超高分子量聚乙烯顆粒均勻分散在其表面形成的，揭示了碳納米管分散性好的性質(zhì)。這是一個在聚合物表面噴涂超高分子量聚乙烯粉末的單壁碳納米管。傳統(tǒng)的熔體混合通常使導(dǎo)電粒子隨機分布在復(fù)合材料表面，因此，大量的碳納米管要形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)必須在高門檻形成滲流。我們目前的工作就是試圖在復(fù)合材料納米碳管表面分散超高分子量聚乙烯顆粒。光學(xué)顯微鏡圖 2顯示了這種結(jié)構(gòu)已經(jīng)成功實現(xiàn)。圖2顯示了碳納米管的碳納米管/超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的宏觀分配。碳納米管主要位于復(fù)合材料表面的界面區(qū)域，這也進一

7、步證明了掃描電鏡圖的準確性。圖3顯示了0.085vol碳納米管填充超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的斷面形貌的掃描電鏡圖像。圖3（a）顯示炭黑填充聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合材料的面結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)形成一種有趣的制造工藝。在壓縮成型階段，由于缺乏與碳納米管剪切幾乎沒有破損涂層粉末，特別是在熔融狀態(tài)的粉末，但是由于存在塑性變形形成壓力多面體。多面體由于結(jié)晶后的超高分子量聚乙烯冷卻和粒子之間的超高分子量聚乙烯碳納米管隔離而被保留下來。這樣的處理程序形成微觀結(jié)構(gòu)與有序隔離網(wǎng)絡(luò)碳納米管。圖3（b）是超高分子量聚乙烯顆粒界面斷裂放大圖，顯然，里面沒有碳納米管聚合物粒子。因此表明碳納米管是僅分布在超高分子量聚乙烯顆粒的接口

8、。圖3（b）還表明界面非常薄。 2。因此，碳納米管層超高分子量聚乙烯涂料粒子可以考慮作為二維平面結(jié)構(gòu)。圖 4顯示了電導(dǎo)率功能碳納米管/超高分子量聚乙烯復(fù)合材料。0.072vol碳納米管以及熱塑復(fù)合材料的碳納米管滲流閾值都非常低。這表明碳納米管降低滲流閾值的二維分布相當有效。根據(jù)經(jīng)典滲流理論，對復(fù)合材料的導(dǎo)電性，對稱方程：和0代表復(fù)合材料的導(dǎo)電性和內(nèi)在的填料，尤其是0等于100s/cm.是填料體積分數(shù)，c是卷滲透濃度，t是有關(guān)維系統(tǒng)。對于單一的滲流系統(tǒng)的臨界指數(shù)只取決于復(fù)合材料的維和遵循冪律。在TWODIMENSIONAL系統(tǒng)中分別為2（1.6-2）和1-1.3。如果導(dǎo)電路徑是二維網(wǎng)絡(luò)，復(fù)合材料圖像以及-c圖像看出為1-1.3。據(jù)估計碳納米管超高分子量聚乙烯復(fù)合材料約有1.13。碳納米管二維分布好的復(fù)合材料結(jié)果顯示是 2和3。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，碳納米管的剪切加工縮放組件復(fù)合材料接近二維滲流網(wǎng)絡(luò)的理論價值。據(jù)對碳黑不相容聚合物共混物的研究以及聚乙烯/聚苯乙烯共混物與雙期連續(xù)性的文件表明，兩維空間存在。同樣，位于復(fù)合材料接口的碳納米管聚合物基體粒子，它們的價值低，二維導(dǎo)電