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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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