论文部分内容阅读
介电弹性体是一类能感应电场并将电能转换成机械能的弹性体，同时具有弹性体所拥有的优良的力学变形能力以及独特的高弹性(响应时间短、粘弹性滞后小)等优点。填充石墨烯这种具有良好导电性质的填料将有效提高介电弹性体的介电性能。本文分别用溶液复合法和乳液复合法制备了石墨烯介电弹性体纳米复合材料，研究了所制备复合材料的微观结构对其介电性能和力学性能的影响。主要内容如下：1、以天然石墨为原料，采用Hummers法制备了氧化石墨。将氧化石墨在水溶液中超声剥离成为氧化石墨烯，并采用水合肼对其进行还原，得到了化学还原法制备的石墨烯,片层厚度约为1.1nm；将氧化石墨在高温下进行快速膨胀，氧化石墨被还原的过程中同时被剥离开，得到了热膨胀法还原制备的石墨烯,片层厚度约为2.3nm。2、以液体硅胶（DC3481）为基体，采用室温下溶液复合法制备了石墨烯/硅胶纳米复合材料。填充了石墨烯以后，硅胶的介电常数（2.8）得到有效提高，石墨烯填充量为2.0wt%时其介电常数提高到212，并在1.6wt%时达到介电逾渗值。同时复合材料的拉伸强度和模量也随石墨烯用量的增加而增大。采用热膨胀法制备石墨烯的填充效果比化学还原法填充效果要好，因为前者具有更高的还原程度和更加完整的片层结构。3、以丁腈胶乳为基体，采用乳液复合法制备了石墨烯/丁腈橡胶纳米复合材料，构造了一种石墨烯片层包裹着胶乳粒子的网格结构。使用这种制备方法得到的复合材料其介电常数有了极大提高，仅在0.2wt%时就达到介电逾渗，当石墨烯的填充量为1.5wt%时，其介电常数为1700，当经过热压过程后，其介电常数又提高到11000，热压过程起到了很好的还原作用。由于丁腈橡胶分子是以胶乳粒子的状态存在于复合材料中，未填充石墨烯的丁腈胶的模量比较高为2.16，填充石墨烯以后模量随石墨烯用量的增加而增大，同时其拉伸强度也是随石墨烯用量的增加而增大。