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石墨烯/聚乙烯醇/聚偏氟乙烯基纳米复合薄膜的介电性能

冯奇 李梦凯 唐海通 王晓东 高忠民 孟繁玲

石墨烯/聚乙烯醇/聚偏氟乙烯基纳米复合薄膜的介电性能

冯奇, 李梦凯, 唐海通, 王晓东, 高忠民, 孟繁玲
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  • 石墨烯由于具有良好的力学性能、高的电子传递能力以及相对较低的生产成本等优势而受到广泛关注,但现在多将其直接分散在聚合物中提高聚合物的介电性能. 本工作中,制备出了还原氧化石墨烯/PVA/聚偏氟乙烯(PVDF)的三相纳米复合薄膜. 首先把聚乙烯醇(PVA)和氧化石墨烯(GO)分散于二甲基亚砜(DMSO)中,得到PVA非共价键修饰的GO,再将PVDF溶于该混合液体中,通过溶液浇注以及低温加热过程得到三相纳米复合薄膜. 实验结果表明,在120 ℃ 下,GO可以被热还原成还原氧化石墨烯(RGO),且可以促进PVDF 的相向相转变. PVA修饰RGO比单纯RGO在PVDF基体中分散性要好,且使PVDF的球晶尺寸大大降低,复合薄膜的介电性能大幅提高. RGO/PVA/PVDF复合膜的渗流阈值fvol*约为8.45 vol.%,在102 Hz时RGO/PVA/PVDF复合膜的介电常数大约是纯PVDF的238倍. 本工作为制备介电性能高、生产成本低、操作简单的聚合物纳米复合材料提供了一种好的方法.
      通信作者: 孟繁玲, mfl@jlu.edu.cn
    • 基金项目: 国家重大科学仪器设备开发专项(批准号:2012YQ24026407)资助的课题.
    [1]

    Zhang T, Xue Q Z, Zhang S, Dong M D 2012 Nano Today 7 180

    [2]

    Naber R C G, Tanase C, Blom P W M, Gelinck G H, Marsman A W, Touwslager F J, Setayesh S, Leeuw D M D 2005 Nat. Mater. 4 243

    [3]

    Zheng W, Lu X, Wang W, Wang Z, Song M, Wang Y, Wang C 2010 Phys. Status Solidi A 207 1870

    [4]

    Li J C, Wang C L, Zhong W L, Xue X Y, Wang Y X 2002 Acta Phys. Sin. 51 776 (in Chinese) [李吉超, 王春雷, 钟维烈, 薛旭艳, 王渊旭 2002 物理学报 51 776]

    [5]

    Wang X D, Wang P, Wang J L, Hu W D, Zhou X H, Cuo N, Huang H, Sun S, Shen H, Lin T, Tang M H, Liao L, Jiang A Q, Sun J L, Meng X J, Chen X S, Lu W, Chu J H 2015 Adv. Mater. 27 6575

    [6]

    Zheng D S, Wang J L, Hu W D, Liao L, Fang H H, Guo N, Wang P, Gong F, Wang X D, Fan Z Y, Wu X, Meng X J, Chen X S, Lu W 2016 Nano Lett. 16 2548

    [7]

    Dang Z M, Lin Y H, Nan C W 2003 Adv. Mater. 15 1625

    [8]

    Dang Z M, Wang L, Yin Y, Zhang Q, Lei Q Q 2007 Adv. Mater. 19 852

    [9]

    Novoselov K S, Jiang Z, Zhang Y, Morozov S V, Stormer H L, Zeitler U, Maan J C, Boebinger G S, Kim P, Geim A K 2007 Science 315 1379

    [10]

    Zhang H J, Shen P 2013 Physics 42 456(in Chinese) [张海婧, 沈平2013 物理42 456]

    [11]

    Yang S D, Chen L 2015 Chin. Phys. B 24 118104

    [12]

    Hirata M, Gotou T, Horiuchi S, Fujiwara M, Ohba M 2004 Carbon 42 2929

    [13]

    Zhang G, Huang S Y 2013 Physics42 100 (in Chinese)[张刚, 黄少云2013 物理42 100]

    [14]

    Ding G W, Liu S B, Zhang H F, Kong X K, Li H M, Li B X, Liu S Y, Li H 2015 Chin. Phys. B 24 118103

    [15]

    Chae H K, Siberio-Prez D Y, Kim J, Go Y, Eddaoudi M, Matzger A J, O'Keeffe M, Yaghi O M 2004 Nature 427 523

    [16]

    Berger C, Song Z M, Li T B, Li X B, Ogbazghi A Y, Feng R, Dai Z T, Marchenkov A N, Conrad E H, First P N, Heer W A D 2004 J. Phys. Chem. B 108 19912

    [17]

    Ansari S, Giannelis E P 2009 J. Polym. Sci. Pol. Phys. 47 888

    [18]

    Wang D R, Bao Y R, Zha J W, Zhao J, Dang Z M, Hu G H 2012 ACS Appl. Mater. Interfaces 4 6273

    [19]

    Chu L Y, Xue Q Z, Sun J, Xia F J, Xing W, Xia D, Dong M D 2013 Compos. Sci. Technol. 86 70

    [20]

    Cho S H, Lee J S, Jang J 2015 ACS Appl. Mater. Interfaces 7 9668

    [21]

    Tang H X, Ehlert G J, Lin Y R, Sodano H A 2012 Nano Lett. 12 84

    [22]

    Liu H Y, Zheng Y L, Peng S G, Liu J C, Zhang Y Q 2014 New Chem. Mater. 42 1 (in Chinese) [刘红宇, 郑英丽, 彭淑鸽, 刘继纯, 张玉清2014 化工新型材料42 1]

    [23]

    Daniela C M, Kosynkin D V, Berlin J M, Sinitskii A, Sun Z Z, Slesarev A, Alemany L B, Lu W, Tour J M 2010 ACS Nano 4 4806

    [24]

    Zhao X, Zhang Q H, Hao Y P, Li Y Z, Fang Y, Chen D J 2010 Macromolecules 43 9411

    [25]

    Li D, Muller B M, Gilje S, Kaner R B, Wallace G G 2008 Nat. Nanotechnol. 3 101

    [26]

    Salimi A, Youseli A A 2003 Polym. Test. 22 699

    [27]

    Gregorio R, J R, Uneo E M 1999 J. Mater. Sci. 34 4489

    [28]

    Li J C, Wang C L, Zhong W L 2003 Acta Phys. -Chim. Sin. 19 1010 (in Chinese) [李吉超, 王春雷, 钟维烈 2003 物理化学学报 19 1010]

    [29]

    He F, Lau S T, Chan H L, Fan J T 2009 Adv. Mater. 21 710

    [30]

    Nan C W 1993 Prog. Mater. Sci. 37 1

    [31]

    Li Y J, Xu M, Feng J Q, Dang Z M 2006 Appl. Phys. Lett. 89 072902

  • [1]

    Zhang T, Xue Q Z, Zhang S, Dong M D 2012 Nano Today 7 180

    [2]

    Naber R C G, Tanase C, Blom P W M, Gelinck G H, Marsman A W, Touwslager F J, Setayesh S, Leeuw D M D 2005 Nat. Mater. 4 243

    [3]

    Zheng W, Lu X, Wang W, Wang Z, Song M, Wang Y, Wang C 2010 Phys. Status Solidi A 207 1870

    [4]

    Li J C, Wang C L, Zhong W L, Xue X Y, Wang Y X 2002 Acta Phys. Sin. 51 776 (in Chinese) [李吉超, 王春雷, 钟维烈, 薛旭艳, 王渊旭 2002 物理学报 51 776]

    [5]

    Wang X D, Wang P, Wang J L, Hu W D, Zhou X H, Cuo N, Huang H, Sun S, Shen H, Lin T, Tang M H, Liao L, Jiang A Q, Sun J L, Meng X J, Chen X S, Lu W, Chu J H 2015 Adv. Mater. 27 6575

    [6]

    Zheng D S, Wang J L, Hu W D, Liao L, Fang H H, Guo N, Wang P, Gong F, Wang X D, Fan Z Y, Wu X, Meng X J, Chen X S, Lu W 2016 Nano Lett. 16 2548

    [7]

    Dang Z M, Lin Y H, Nan C W 2003 Adv. Mater. 15 1625

    [8]

    Dang Z M, Wang L, Yin Y, Zhang Q, Lei Q Q 2007 Adv. Mater. 19 852

    [9]

    Novoselov K S, Jiang Z, Zhang Y, Morozov S V, Stormer H L, Zeitler U, Maan J C, Boebinger G S, Kim P, Geim A K 2007 Science 315 1379

    [10]

    Zhang H J, Shen P 2013 Physics 42 456(in Chinese) [张海婧, 沈平2013 物理42 456]

    [11]

    Yang S D, Chen L 2015 Chin. Phys. B 24 118104

    [12]

    Hirata M, Gotou T, Horiuchi S, Fujiwara M, Ohba M 2004 Carbon 42 2929

    [13]

    Zhang G, Huang S Y 2013 Physics42 100 (in Chinese)[张刚, 黄少云2013 物理42 100]

    [14]

    Ding G W, Liu S B, Zhang H F, Kong X K, Li H M, Li B X, Liu S Y, Li H 2015 Chin. Phys. B 24 118103

    [15]

    Chae H K, Siberio-Prez D Y, Kim J, Go Y, Eddaoudi M, Matzger A J, O'Keeffe M, Yaghi O M 2004 Nature 427 523

    [16]

    Berger C, Song Z M, Li T B, Li X B, Ogbazghi A Y, Feng R, Dai Z T, Marchenkov A N, Conrad E H, First P N, Heer W A D 2004 J. Phys. Chem. B 108 19912

    [17]

    Ansari S, Giannelis E P 2009 J. Polym. Sci. Pol. Phys. 47 888

    [18]

    Wang D R, Bao Y R, Zha J W, Zhao J, Dang Z M, Hu G H 2012 ACS Appl. Mater. Interfaces 4 6273

    [19]

    Chu L Y, Xue Q Z, Sun J, Xia F J, Xing W, Xia D, Dong M D 2013 Compos. Sci. Technol. 86 70

    [20]

    Cho S H, Lee J S, Jang J 2015 ACS Appl. Mater. Interfaces 7 9668

    [21]

    Tang H X, Ehlert G J, Lin Y R, Sodano H A 2012 Nano Lett. 12 84

    [22]

    Liu H Y, Zheng Y L, Peng S G, Liu J C, Zhang Y Q 2014 New Chem. Mater. 42 1 (in Chinese) [刘红宇, 郑英丽, 彭淑鸽, 刘继纯, 张玉清2014 化工新型材料42 1]

    [23]

    Daniela C M, Kosynkin D V, Berlin J M, Sinitskii A, Sun Z Z, Slesarev A, Alemany L B, Lu W, Tour J M 2010 ACS Nano 4 4806

    [24]

    Zhao X, Zhang Q H, Hao Y P, Li Y Z, Fang Y, Chen D J 2010 Macromolecules 43 9411

    [25]

    Li D, Muller B M, Gilje S, Kaner R B, Wallace G G 2008 Nat. Nanotechnol. 3 101

    [26]

    Salimi A, Youseli A A 2003 Polym. Test. 22 699

    [27]

    Gregorio R, J R, Uneo E M 1999 J. Mater. Sci. 34 4489

    [28]

    Li J C, Wang C L, Zhong W L 2003 Acta Phys. -Chim. Sin. 19 1010 (in Chinese) [李吉超, 王春雷, 钟维烈 2003 物理化学学报 19 1010]

    [29]

    He F, Lau S T, Chan H L, Fan J T 2009 Adv. Mater. 21 710

    [30]

    Nan C W 1993 Prog. Mater. Sci. 37 1

    [31]

    Li Y J, Xu M, Feng J Q, Dang Z M 2006 Appl. Phys. Lett. 89 072902

  • [1] 计齐根, 都有为. 晶粒边界对Nd2Fe14B/α-Fe纳米复合材料性能的影响. 物理学报, 2000, 49(11): 2281-2286. doi: 10.7498/aps.49.2281
    [2] 徐任信, 陈 文, 周 静. 聚合物电导率对0-3型压电复合材料极化性能的影响. 物理学报, 2006, 55(8): 4292-4297. doi: 10.7498/aps.55.4292
    [3] 马国亮, 杨剑群, 李兴冀, 刘超铭, 侯春风. 电子辐照聚乙烯/碳纳米管拉伸变形机理. 物理学报, 2016, 65(17): 178104. doi: 10.7498/aps.65.178104
    [4] 叶鹏飞, 陈海涛, 卜良民, 张堃, 韩玖荣. SnO2量子点/石墨烯复合结构的合成及其光催化性能研究. 物理学报, 2015, 64(7): 078102. doi: 10.7498/aps.64.078102
    [5] 杨文龙, 韩浚生, 王宇, 林家齐, 何国强, 孙洪国. 聚酰亚胺/功能化石墨烯复合材料力学性能及玻璃化转变温度的分子动力学模拟. 物理学报, 2017, 66(22): 227101. doi: 10.7498/aps.66.227101
    [6] 吴江滨, 钱耀, 郭小杰, 崔先慧, 缪灵, 江建军. 硅纳米团簇与石墨烯复合结构储锂性能的第一性原理研究. 物理学报, 2012, 61(7): 073601. doi: 10.7498/aps.61.073601
    [7] 张丽娜, 赵苏串, 郑嘹赢, 李国荣, 殷庆瑞. 复合层状Bi7Ti4NbO21铁电陶瓷的结构与介电和压电性能研究. 物理学报, 2005, 54(5): 2346-2351. doi: 10.7498/aps.54.2346
    [8] 洪兰秀, 黄集权, 韩高荣, 翁文剑, 杜丕一. Fe-Ni-BaTiO3复合材料的介电行为及其机理研究. 物理学报, 2006, 55(7): 3664-3669. doi: 10.7498/aps.55.3664
    [9] 张源, 罗山梦黛, 陈晨, 李美亚. 石墨烯与复合纳米结构SiO2@Au对染料敏化太阳能电池性能的协同优化. 物理学报, 2020, (): 000200. doi: 10.7498/aps.69.20191722
    [10] 朱珺钏, 金灿, 陈小兵, 单丹. B位等价掺杂SrBi4Ti4O15铁电材料的性能研究. 物理学报, 2009, 58(10): 7235-7240. doi: 10.7498/aps.58.7235
    [11] 韩同伟, 贺鹏飞. 石墨烯弛豫性能的分子动力学模拟. 物理学报, 2010, 59(5): 3408-3413. doi: 10.7498/aps.59.3408
    [12] 黄乐, 张志勇, 彭练矛. 高性能石墨烯霍尔传感器. 物理学报, 2017, 66(21): 218501. doi: 10.7498/aps.66.218501
    [13] 陈勇, 李瑞. 纳米尺度硼烯与石墨烯的相互作用. 物理学报, 2019, 68(18): 186801. doi: 10.7498/aps.68.20190692
    [14] 杨慧慧, 高峰, 戴明金, 胡平安. 介电层表面直接生长石墨烯的研究进展. 物理学报, 2017, 66(21): 216804. doi: 10.7498/aps.66.216804
    [15] 王天会, 李昂, 韩柏. 石墨炔/石墨烯异质结纳米共振隧穿晶体管第一原理研究. 物理学报, 2019, 68(18): 187102. doi: 10.7498/aps.68.20190859
    [16] 宋航, 刘杰, 陈超, 巴龙. 离子凝胶薄膜栅介石墨烯场效应管. 物理学报, 2019, 68(9): 097301. doi: 10.7498/aps.68.20190058
    [17] 张程宾, 程启坤, 陈永平. 分形结构纳米复合材料热导率的分子动力学模拟研究. 物理学报, 2014, 63(23): 236601. doi: 10.7498/aps.63.236601
    [18] 李丽丽, Xia Zhen-Hai, 杨延清, 韩明. SiC纳米纤维/C/SiC复合材料拉伸行为的分子动力学研究. 物理学报, 2015, 64(11): 117101. doi: 10.7498/aps.64.117101
    [19] 张娜, 刘波, 林黎蔚. He离子辐照对石墨烯微观结构及电学性能的影响. 物理学报, 2020, 69(1): 016101. doi: 10.7498/aps.69.20191344
    [20] 王越, 冷雁冰, 王丽, 董连和, 刘顺瑞, 王君, 孙艳军. 基于石墨烯振幅可调的宽带类电磁诱导透明超材料设计. 物理学报, 2018, 67(9): 097801. doi: 10.7498/aps.67.20180114
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-04-25
  • 修回日期:  2016-06-12
  • 刊出日期:  2016-09-05

石墨烯/聚乙烯醇/聚偏氟乙烯基纳米复合薄膜的介电性能

  • 1. 吉林大学材料科学系, 教育部汽车材料重点实验室, 长春 130012;
  • 2. 吉林省计量科学研究院, 长春 130103;
  • 3. 吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室, 长春 130012
  • 通信作者: 孟繁玲, mfl@jlu.edu.cn
    基金项目: 

    国家重大科学仪器设备开发专项(批准号:2012YQ24026407)资助的课题.

摘要: 石墨烯由于具有良好的力学性能、高的电子传递能力以及相对较低的生产成本等优势而受到广泛关注,但现在多将其直接分散在聚合物中提高聚合物的介电性能. 本工作中,制备出了还原氧化石墨烯/PVA/聚偏氟乙烯(PVDF)的三相纳米复合薄膜. 首先把聚乙烯醇(PVA)和氧化石墨烯(GO)分散于二甲基亚砜(DMSO)中,得到PVA非共价键修饰的GO,再将PVDF溶于该混合液体中,通过溶液浇注以及低温加热过程得到三相纳米复合薄膜. 实验结果表明,在120 ℃ 下,GO可以被热还原成还原氧化石墨烯(RGO),且可以促进PVDF 的相向相转变. PVA修饰RGO比单纯RGO在PVDF基体中分散性要好,且使PVDF的球晶尺寸大大降低,复合薄膜的介电性能大幅提高. RGO/PVA/PVDF复合膜的渗流阈值fvol*约为8.45 vol.%,在102 Hz时RGO/PVA/PVDF复合膜的介电常数大约是纯PVDF的238倍. 本工作为制备介电性能高、生产成本低、操作简单的聚合物纳米复合材料提供了一种好的方法.

English Abstract

参考文献 (31)

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