【摘 要】
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基于科技的飞速发展,电子产品小型化、高集成化的趋势日益凸显,使用过程中难免会产生大量的热量。若热量得不到及时且有效地释放,会很大程度上影响其使用寿命和效率。同时,电子产品对散热材料也提出了轻质高强、导热性好的要求。对此,导热高分子复合材料可以满足其要求。本文以纳米纤维素（NFC）为基体,向其中填充具有高导热能力的石墨烯及碳纳米管（CNTs）制备了导热性能优良的复合膜。具体研究内容如下:1.以天然石
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基于科技的飞速发展,电子产品小型化、高集成化的趋势日益凸显,使用过程中难免会产生大量的热量。若热量得不到及时且有效地释放,会很大程度上影响其使用寿命和效率。同时,电子产品对散热材料也提出了轻质高强、导热性好的要求。对此,导热高分子复合材料可以满足其要求。本文以纳米纤维素（NFC）为基体,向其中填充具有高导热能力的石墨烯及碳纳米管（CNTs）制备了导热性能优良的复合膜。具体研究内容如下:1.以天然石墨为原料,利用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯（GO）,然后分别通过维生素C（VC）还原、热还原及溶剂热还原（VC为还原剂）方法对GO进行处理,得到还原氧化石墨烯（RGO）。FT-IR与X射线光电子能谱（XPS）表明,溶剂热还原方法对GO中含氧基团的削弱强度最为明显。拉曼光谱表明,溶剂热还原之后,ID/IG的值未出现增大现象,有效修复了含氧基团被脱除后留下的空位、空洞等缺陷,使得RGO的石墨化程度增大。元素分析更为直观地显示,溶剂热还原之后,RGO中的O含量由50.06%减少为13.72%,C/O的值由0.90提高为6.29。2.以废旧的落叶松纸浆为原料,利用TEMPO氧化法协同机械处理制备了NFC,将其与RGO复合,得到NFC/RGO导热复合膜。SEM显示,在RGO填充NFC后,NFC/RGO复合膜的层间空隙被减小,密实性被显著改善。FT-IR显示,羧基化NFC被成功制备,且NFC与RGO间形成了氢键。力学性能显示,NFC/RGO复合膜的抗拉强度为86.29 Mpa,比NFC膜提高了38.2%。TG显示,NFC/RGO复合材料的初始热解温度及最大热解速率温度为206℃和305℃,较NFC分别提高了21℃和23℃。复合材料总的质量损失较NFC降低了6.0%,其热稳定性高于NFC。导热率显示,NFC/RGO复合膜的导热系数为5.82 W/（m·K）,比NFC膜提高了3.22倍。3.利用CNTs与RGO复配,协同增强NFC,制备了NFC/CNTs@RGO导热复合膜。SEM显示,当RGO与CNTs的复配比例为6:9时,NFC/CNTs@RGO复合膜的层间空隙率最低。力学性能显示,NFC/CNTs@RGO复合膜的拉伸强度的最大值为105.29 MPa。导热率显示,NFC/CNTs@RGO复合膜的导热系数的最大值为11.26 W/（m·K）。
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