石墨烯功能薄膜的制備及性能研究.pdf

1、隨著高新科技的發(fā)展，大量電子設(shè)備的出現(xiàn)就不可避免的產(chǎn)生不同頻率和波長的電磁波，不僅影響其他電子設(shè)備的正常使用，同時還嚴(yán)重威脅人們的身心發(fā)展。因此，電磁屏蔽材料的研究成為刻不容緩的課題。研究得知，石墨烯是目前已知的導(dǎo)電性能最佳，力學(xué)性能最好的材料，同時它還兼具導(dǎo)熱性能優(yōu)異，質(zhì)輕，等優(yōu)點(diǎn)，所以石墨烯是制備電磁屏蔽材料的最佳選擇。因此本課題的目的是在保證電磁屏蔽性能的同時盡量降低薄膜的厚度，同時提高薄膜的拉伸性能。
　　本課題主要從兩方

2、面著手來改善石墨烯膜的性能:一、充分利用共價鍵的作用，用聚乙烯亞胺(PEI)功能化的氧化石墨烯(PEI-rGO)為基體，加入聚丙烯腈(PAN)制備石墨烯功能薄膜;二、通過調(diào)控GO水溶液的pH值，從而得到結(jié)構(gòu)致密的石墨烯膜。本課題的主要對以下幾個方面進(jìn)行研究:
　　1.PEI-rGO薄膜的性能研究首先用H法制得氧化石墨烯(GO)，然后用聚乙烯亞胺(PEI)末端的氨基，與GO片層上的羧基發(fā)生酰胺化反應(yīng)，與環(huán)氧基團(tuán)發(fā)生親核取代反應(yīng)，從而

3、得到PEI-GO膜，之后使PEI-GO膜經(jīng)過高溫煅燒獲得PEI-rGO膜。經(jīng)過高溫還原后，PEI-rGO膜具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，電導(dǎo)率可以達(dá)到7.69×104S·m-1;而且PEI-rGO膜的電磁屏蔽效能都在30dB左右，吸收反射電磁波的效率高達(dá)99.9％;PEI-rGO膜的拉伸強(qiáng)度基本都能達(dá)到(18.0±0.75MPa)左右。
　　2.PEI-rGO/PAN薄膜的性能研究以PEI-GO作為基體，加入PAN，再經(jīng)過高溫煅燒獲得石墨烯功

4、能復(fù)合薄膜。經(jīng)過高溫還原后，PEI-rGO/PAN復(fù)合薄膜的電導(dǎo)率可以達(dá)到7.14×104S·m-1;PEI-rGO/PAN薄膜的電磁屏蔽效能都在30dB左右;同時，PEI-rGO/PAN復(fù)合薄膜拉伸強(qiáng)度基本都能達(dá)到(21.6±0.51MPa)左右，比PEI-rGO復(fù)合薄膜提高了22.2％，與純rGO(4.0±0.65MPa)薄膜相比，提高了450％。
　　3.pH值對GO膜性能影響的研究首先用對比兩種不同方法制備GO，選擇性能優(yōu)

5、異的S-GO進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過簡單的調(diào)節(jié)GO溶液的pH值，發(fā)現(xiàn)當(dāng)GO溶液處于弱堿性條件時(pH=8-9)時，GO膜結(jié)構(gòu)緊密排列規(guī)整有序，拉伸性能達(dá)到最佳(205.0-231.5MPa)，將GO膜浸入HI酸中進(jìn)行還原，得到了rGO薄膜。rGO薄膜的拉伸性能進(jìn)一步提高，可以達(dá)到(310.0±8.02MPa)，比GO-9薄膜又提高37.7％;同時，rGO-9薄膜電導(dǎo)率能達(dá)到2.54×104S·m-1;厚度僅為10μm的膜，電磁屏蔽性能達(dá)到39.2