2010年两岸暑期学术交流专题报告-国立清华大学教务处推广教育中心.pdf

2010 年兩岸暑期學術交流 專題報告 利用電紡絲製備石墨烯奈米纖維的最佳方法 The optimal method of the precursor of graphene oxide to produce graphene nanofibers by electrospinning. 作者 李偉任 國立清華大學 工學院 材料科學工程學系 指導老師 林紅 教授 清華大學 材料科學與工程學系 2010 年8 月21 日 摘要(Abstract) ： 石墨烯，是在2004 年被發現的新興材料，應用於太陽能電池或光電電子產 業上，由於他的製備成本低且資源豐富，被期待成為導電玻璃ITO 的替代品；而 石墨烯的機械性質及物理性質相當優異，若是將其製成纖維應用在複合材料上， 應能大大提升複合材料的性能！ 電紡絲，是製備奈米纖維最常被使用的一種技術，通常使用的都是高分子溶 液所紡出的奈米纖維，而本專題研究方向就是將石墨烯溶液利用電紡絲的技術來 實驗看看是否能夠成功的紡出石墨烯的奈米纖維來，並且希望可以應用在各種光 電產業上，像是太陽能電池。 實驗的設計主要是透過不同實驗變因，來嘗試製備石墨烯奈米纖維，其實驗 的操作變因有電紡絲的工作電壓還有GO 及PVP 混合漿料的黏滯度，經過實驗後 可以找出較適當的工作電壓大概在22.0kV 到23.0kV 左右，太低的話紡不出纖維 來，太高的話又可能會造成混合漿料直接滴下試片上；另外混合漿料黏滯度的比 例大約在 1.5:1 到1:1 的比例都還可以紡的出奈米纖維來。 在這次實驗遇到的困難是許多分析的儀器設備在暑假期間都沒有開放，所以 我做的實驗結果有很多都無法進一步的做檢驗，來確認我的推測是否正確，若有 更多時間的話，應該可以做出更多組數據，並且進行更多檢驗與分析，來確認石 墨烯纖維的性質與形貌，還有SEM 照片上的許多現象或許經由儀器的分析可以 得到解答。 關鍵字：石墨烯(Graphene) 、電紡絲(Electrospinning) 、奈米纖維(Nano fiber) I 目次(Contents) 摘要………………………………………………………………… I 目次…………………………………………………………………II 圖表目錄……………………………………………………………III 第一章 前言…………………………………………………………1 第二章 研究動機與背景……………………………………………3 第三章 實驗設計與流程……………………………………………5 第四章 實驗結果與討論……………………………………………10 第五章 結論…………………………………………………………18 致謝………………………………………………………………… 19 參考文獻……………………………………………………………19 II 圖表目錄 圖一 、電紡絲裝置示意圖………………………………………………3 圖二 、以電紡絲法所製備之奈米纖維膜SEM 照片…………………4 圖三 、實驗儀器與實驗材料照片示意圖………………………………5 圖四、實驗流程圖………………………………………………………7 圖五、白紙上所呈現之結果……………………………………………10 圖六、鋁片上所呈現之結果……………………………………………12 圖七、SEM 照片所呈現出結果…………………………………………15 表一 、實驗材料…………………………………………………………5 表二 、實驗設備及器材…………………………………………………5 表三 、實驗參數…………………………………………………………9 III 第一章 前言 石墨烯，是近期(2004 年)被發掘出來的新穎材料[1] ，應用在許多方面，像是新興電 子元件，或是太陽能電池以及一些可撓曲式顯示螢幕上，都有人開始從事相關研究；石 墨烯也可做為透明導電極，傳統人們所常使用的ITO 導電玻璃，專家們已預期