项目名称: 具有导电纳米纤维网络结构的高分子复合材料的制备及其气敏行为研究

项目编号: No.51503179

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 高杰峰

作者单位: 扬州大学

项目金额: 23万元

中文摘要: 如何改善导电粒子在高分子基体中的分散性、降低体系导电逾渗值及提高材料的综合性能是当前导电高分子复合材料理论研究与实际应用所亟需解决的关键问题。本项目拟通过在高分子基体中构建导电纳米纤维网络而制备具有低导电逾渗值和优异电学、机械性能的高分子复合材料,即:碳纳米管(CNTs)通过超声作用锚定到核壳PA66/TPU(尼龙66/热塑性聚氨酯)纤维中,经过热压成型(温度低于PA66熔点而高于TPU熔融流动温度)后,CNTs分布于PA66纳米纤维表面,在TPU连续相基体中形成导电网络。本课题将对导电纳米纤维网络的构建、结构与电学、机械性能之间的关系、复合材料电阻在外场作用下的响应规律、气敏行为进行系统研究,揭示材料的导电机理及气敏效应机理。本项目的重要意义在于为开发具有优异综合性能的导电高分子复合材料提供新的思路和方法,并为发展由此方法而制得的导电复合材料成为一种新型功能化材料提供理论基础和实验依据。

中文关键词: 导电高分子复合材料;纳米纤维;碳纳米管;逾渗值;气敏

英文摘要: How to improve the dispersion of conductive nanofillers in polymer and obtain conductive polymer composite (CPC) possessing a low conductive percolation threshold and excellent comprehensive performance are the key issues in the theory study and practical application of CPC. In this project, conductive nanofiber network is constructed in the polymer matrix, in order to fabricate CPC with a low percolation threshold, and the prepared CPC is expected to have superior mechanical and electrical properties. The fabrication process is described below: Carbon nanotubes (CNTs) are first anchored onto the nylon 66/thermoplastic polyurethane(PA66/TPU) nanofiber with a core-shell structure under ultrasonication, followed by a hot press of the nanofiber composite at a proper temperature, which is lower than the melting point of PA66 while higher than the flowing temperature of TPU. CNTs are finally distributed on the PA66 nanofiber surface, forming a conductive network in the continuous TPU matrix. The construction of conductive network, the relation between the microstructure and the mechanical and electrical properties, the response of the resistivity to external field and the gas sensing performance of the conductive nanofiber based composite will be systematically investigated, based on which the mechanism of the conduction and gas sensing will be revealed. This project will open a new way to the fabrication of CPC with superior comprehensive properties, and provide both theoretic and experimental basis for developing this CPC to multifunctional materials.

英文关键词: Conductive polymer composite;Nanofiber;Carbon nanotube;Percolation threshold;Gas sensing

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