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石墨烯复合材料的制备及其介电性能

与导热性能的研究

(申请工学硕士学位)

学科材料科学与工程

研究方向高分子复合材料

硕士生李密

学号1101109026

导师江平开教授

上海交通大学化学化工学院

2012年12月

万方数据

PreparationofGraphene/PolymerCompositesandthe

StudyofTheirDielectricalandThermallyConductive

Properties

AdissertationsubmittedinconformitywiththerequirementsforDegree

ofMasterinEngineering

By

MiLi

Directedby

Prof.PingKaiJiang

SchoolofChemistryandChemicalEngineering

ShanghaiJiaoTongUniversity

Dec.2012

万方数据

万方数据

万方数据

上海交通大学硕士学位论文

石墨烯复合材料的制备及其介电性能与导热性能的研究

摘要

随着电子设备的小型化及多功能化的快速发展,电子工业迫切地

需要更高介电和更高导热聚合物材料,以减小电子电容器的体积和提

高电子设备的散热能力。

向聚合物基体中添加高介电陶瓷和导电体填料制备复合材料是

两种有效的提高聚合物介电常数的途径。由于制备导电体/聚合物逾

渗体系复合材料在较低的含量下即可大幅提高聚合物基体的介电常

数,因而显示出巨大的优势,但这一途径提高聚合物介电常数的同时

也引起介电损耗的跃升。本文第一部分利用石墨烯的高导电性,通过

对石墨烯纳米片表面界面设计,合成出一种含有“绝缘体-导体-绝缘

体”结构的三明治二维纳米填料(rPANI-GS-rPANI)。将这种三明治填

料加入到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中,发现复合材料的介电常数

随着填料含量的增加而单调提高,而介损依然维持较低水平。当复合

材料中石墨烯体积分数达6%时,聚合物的介电常数由3.6提高到40.6,

而介电损耗只有0.12。

同样,向聚合物基体中添加高导热填料也是提高聚合物基体热

导率的有效途径。常用的高导热填料主要是陶瓷、金属和碳类填料。

碳类填料,特别是石墨烯,由于具有超高的热导率、较小的比重、较

大的比表面积等诸多优势,在提高聚合物导热能力领域显示出独特的

优势。本文第二部分,以石墨烯为高导热填料制备聚合物复合材料来

I

上海交通大学硕士学位论文

提高聚合物基体的导热能力。这种石墨烯填料是通过向溶剂液相剥离

的石墨烯片间引入低聚倍半硅氧烷(POSS)阻碍剥离的石墨烯的回叠

来制备的。研究

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