韓國慶熙大學(xué)逐步滲流：導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料新行為機(jī)理的鑒定
由全北大學(xué)植物與環(huán)境材料工程系的Jung Tae Lee教授和有機(jī)材料與紡織工程系的Kim Seong Yun Kim教授領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)合研究小組確定了逐步滲流，這是一種導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料電性能的新預(yù)測模型。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際期刊Materials Today Physics(IF：11.5)上，題目為〈Stepwise percolation behavior induced by nano-interconnection in electric conductivity of polymer composites〉。
碳納米管和石墨烯等納米碳作為下一代導(dǎo)電復(fù)合材料的填料備受關(guān)注。雖然導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料的行為通常由滲流理論解釋，但使用連續(xù)納米碳填料網(wǎng)絡(luò)的新型CPC的電導(dǎo)率已經(jīng)超過了傳統(tǒng)滲流模型的預(yù)測，而沒有明確識別其機(jī)理。
逐步滲流理論
的實(shí)驗(yàn)證明 研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種利用空氣炸鍋的熱對流的原位聚合方法，并結(jié)合連續(xù)的納米碳填料網(wǎng)絡(luò)，制備了一種具有高達(dá)50%體積填料含量的導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料(CPC)。通過新的CPC，該團(tuán)隊(duì)確定了能夠改善含有連續(xù)填料的CPC的傳導(dǎo)性能的機(jī)制，即在初級滲透之后存在二次滲透。這一發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了一種基于新發(fā)現(xiàn)的機(jī)制的新型行為預(yù)測模型，該模型被命名為“逐步滲透模型”。
當(dāng)CPC中產(chǎn)生的電子通過與填料直接物理接觸而降低隧穿電阻效應(yīng)時，電子的運(yùn)動速度得到提高，含有連續(xù)納米碳填料的CPC表現(xiàn)出更好的導(dǎo)電性能。研究團(tuán)隊(duì)通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這一點(diǎn)，并發(fā)現(xiàn)這些特征可以基于所提出的逐步滲流模型進(jìn)行預(yù)測。
研究團(tuán)隊(duì)制造的CPC在二次滲透后始終表現(xiàn)出明顯更高水平的電氣性能。其電導(dǎo)率為 4086S/m(與 35 vol% 相比，在 40 vol% 多壁碳納米管 [MWCNT] 下提高了 3828%)，在 50 dB 時具有電磁干擾屏蔽性能(在 40 vol% 石墨烯納米片下相對于 35 vol 時的 25 dB 提高了 236.36%)，在 50vol% 時濕度傳感性能為 82.22%(與 35 vol% MWCNT 時相比為 47.13%)，與連續(xù)納米碳填料含量較低的 CPC 相比。
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