納米碳-聚苯胺復(fù)合材料的制備及熱電性能研究.pdf

1、聚苯胺(PANI)由于具有低熱導(dǎo)率,易合成加工,空氣中穩(wěn)定等突出優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是最具有應(yīng)用前景的聚合物熱電材料之一,但目前聚苯胺的熱電轉(zhuǎn)換效率仍偏低。本文通過對碳納米管進(jìn)行酸化、氧化石墨烯分散及載銀等改性處理,研究了不同納米碳填料對聚苯胺復(fù)合材料結(jié)構(gòu)、形貌及熱電性能的影響,并考察了羧基化碳納米管的添加量和納米碳與硝酸銀質(zhì)量比對聚苯胺復(fù)合材料熱電性能的影響規(guī)律。
　　本論文利用氧化石墨烯作為表面活性劑提高碳納米管在聚苯胺基體中的分散性

2、,結(jié)果表明,當(dāng)氧化石墨與碳納米管質(zhì)量比為1:1時(shí),可獲得分散均勻的納米碳懸浮液。另外,在載Ag納米碳工藝研究中發(fā)現(xiàn),當(dāng)納米碳與硝酸銀質(zhì)量比為1:0.85,反應(yīng)溫度為60℃,反應(yīng)時(shí)間4h時(shí),Ag納米顆粒平均粒徑為20nm且均勻負(fù)載在納米碳表面。
　　在50-180℃溫度范圍內(nèi)考察引入不同納米碳填料后聚苯胺復(fù)合材料的熱電性能,研究表明,載Ag納米碳和碳納米管的加入可顯著提高聚苯胺復(fù)合材料的功率因子,在50℃時(shí),載Ag納米碳/聚苯胺的功

3、率因子可達(dá)9.92×10-8W.m-1.K-2,是PANI的13.5倍,當(dāng)溫度上升至180℃附近時(shí),碳納米管/聚苯胺的功率因子可達(dá)7.05×10-7W.m-1.K-2,比PANI提高了約31％。
　　研究羧基化碳納米管的添加量對聚苯胺復(fù)合材料熱電性能的影響規(guī)律,結(jié)果表明,當(dāng)碳納米管含量為2.5mass%時(shí),電導(dǎo)率在100℃附近可達(dá)20.27s.cm-1,比純PANI提高了約17%;在150℃附近的Seebeck系數(shù)可達(dá)28.80μ

4、V·K-1,比PANI提高了71.4%,功率因子可達(dá)1.19×10-6W.m-1.K-2,是PANI的2.38倍。另外,CNT的加入雖使復(fù)合材料的熱導(dǎo)率略有上升,但150℃時(shí),碳納米管/聚苯胺的ZT值可達(dá)1.76′10-3,約是PANI的2.24倍。
　　研究納米碳與硝酸銀質(zhì)量比對聚苯胺復(fù)合材料熱電性能的影響發(fā)現(xiàn),載Ag納米碳的加入可顯著提高聚苯胺復(fù)合材料的Seebeck系數(shù),同時(shí)由于Ag納米顆粒和納米碳相產(chǎn)生的界面效應(yīng)對聲子具有