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多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯高介电常数复合材料的制备与性能

王金龙, 王文一, 史菁元, 李艳玲, 高宁宁, 刘正鑫, 连伟涛

王金龙, 王文一, 史菁元, 等. 多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯高介电常数复合材料的制备与性能[J]. 复合材料学报, 2015, 32(5): 1355-1360. DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20150109.001
引用本文: 王金龙, 王文一, 史菁元, 等. 多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯高介电常数复合材料的制备与性能[J]. 复合材料学报, 2015, 32(5): 1355-1360. DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20150109.001
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WANG Jinlong, WANG Wenyi, SHI Jingyuan, et al. Preparation and properties of multi-walled carbon nanotubes/poly (vinylidene fluoride) high dielectric constant composites[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2015, 32(5): 1355-1360. DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20150109.001
Citation: WANG Jinlong, WANG Wenyi, SHI Jingyuan, et al. Preparation and properties of multi-walled carbon nanotubes/poly (vinylidene fluoride) high dielectric constant composites[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2015, 32(5): 1355-1360. DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20150109.001
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多壁碳纳米管/聚偏氟乙烯高介电常数复合材料的制备与性能

  • 天津工业大学 材料科学与工程学院, 先进纺织复合材料教育部重点实验室, 天津 300387

基金项目: 国家自然科学基金(21206120); 化学工程联合国家重点实验室开放课题(SKL-ChE-14A03)
详细信息
    通讯作者:

    王文一, 博士, 副教授, 硕士生导师, 研究方向为碳纳米管复合材料。 E-mail: wenyi-wang@hotmail.com

  • 中图分类号: TB332

Preparation and properties of multi-walled carbon nanotubes/poly (vinylidene fluoride) high dielectric constant composites

  • Key Laboratory of Advanced Textile Composite of Ministry of Education, School of Materials Science and Engineering, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387, China

摘要

    摘要
  • 摘要: 为制备具有高介电常数的复合材料, 采用注射成型法制备了原始多壁碳纳米管(P-MWCNTs)/聚偏氟乙烯(PVDF)复合材料和石墨化多壁碳纳米管(G-MWCNTs)/PVDF复合材料。然后, 对P-MWCNTs和G-MWCNTs进行了Raman光谱表征, 对MWCNTs/PVDF复合材料进行了断面形貌、力学性能和电学性能测试。结果表明: G-MWCNTs比P-MWCNTs具有更高的纯度和结晶度, 两种不同的MWCNTs都能均匀分散在PVDF基体中, 添加MWCNTs会显著影响PVDF的力学行为。MWCNTs/PVDF复合材料的介电性能随MWCNTs含量的增加而提高, 与P-MWCNTs相比, G-MWCNTs有效降低了复合材料的渗流阈值。当频率为100 Hz时, 纯PVDF的介电常数为7.0;当P-MWCNTs的含量为5wt%时, 复合材料的介电常数为23.8;当G-MWCNTs的含量为5wt%时, 复合材料的介电常数高达105.0。注射成型法制备的MWCNTs/PVDF复合材料仍保持相对较低的电导率, 进而导致复合材料的能量损耗较低, 对电荷存储应用具有重要意义。
    Abstract: In order to prepare high dielectric constant composites, pristine multi-walled carbon nanotubes (P-MWCNTs)/poly(vinylidene fluoride) (PVDF) composites and graphitized multi-walled carbon nanotubes (G-MWCNTs)/PVDF composites were prepared by injection molded method. Then G-MWCNTs and P-MWCNTs were characterized by Raman spectroscopy, and the fracture morphologies, mechanical properites and electrical properties of MWCNTs/PVDF composites were measured. The results show that G-MWCNTs have higher purity and crystallinity than those of P-MWCNTs. Two kinds of different MWCNTs both disperse in the PVDF matrix uniformly. The addition of MWCNTs affects the mechanical behaviors of PVDF significantly. The dielectric properties of MWCNTs/PVDF composites enhance with the content of MWCNTs increasing. Compared with P-MWCNTs, G-MWCNTs reduce the percolation threshold of the composites effectively. When the frequency is 100 Hz, the dielectric constant of pure PVDF is 7.0; when the content of P-MWCNTs is 5wt%, the dielectric constant of composites is 23.8; when the content of G-MWCNTs is 5wt%, the dielectric constant of composites reachs up to 105.0. The MWCNTs/PVDF composites prepared by injection molded method remain relatively low conductivity, thus resulting in a lower energy loss and having great significances for the charge storage applications.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-11-23
  • 修回日期:  2014-12-25
  • 刊出日期:  2015-10-14

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