具有优异电导与热导的膨胀石墨聚醚酰亚胺复合材料
材料科学
2022-04-27 v1 介观与纳米尺度物理
应用物理
摘要
膨胀石墨(EG)聚合物复合材料因成本效益高、电学与热学性能优异，在现代热电电子工业中具有很高潜力。本研究报道通过简单溶液混合技术制备了膨胀石墨聚醚酰亚胺(EG/PEID)复合材料，将低成本 EG 填料增强到基体聚合物聚醚酰亚胺(PEID)中。该技术在将三维石墨填料纳入聚合物基体的同时保留了膨胀石墨的蠕虫结构，从而在整个复合材料中形成连续网络。结果，在加入 10wt% 的 EG 填料后，聚合物电导率提升约 19 个数量级，达到 969 S/m。基于有效介质理论的理论预测揭示了非理想导电界面与界面隧穿对复合材料电导率的影响。我们还报道 10wt% EG 填料组分复合材料的热导率(k)值为 7.3W/mK，较纯 PEID 显著提升 3070%。扫描电子显微镜(SEM)呈现了填料与复合材料的形貌，揭示 EG 保留的结构以在聚合物与填料间形成导电通路。利用拉曼、X 射线衍射(XRD)与 X 射线光电子能谱(XPS)分析对 EG 填料热膨胀前后的结构特性进行了研究。总之，我们展示了一种简单溶液混合制备路线，可在不损害 EG 填料结构效率的前提下获得电学与热学导电性优异的 EG/PEID 复合材料。这种膨胀石墨基聚合物复合材料可在广泛的热与电子工业中保持其优异性能。
引用
@article{arxiv.2204.12075,
title = {Thermally expanded graphite polyetherimide composite with superior electrical and thermal conductivity},
author = {Fatema Tarannum and Swapneel Danayat and Avinash Nayal and Rajmohan Muthaiah and Roshan Sameer Annam and Jivtesh Garg},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.12075},
year = {2022}
}
备注
28 pages and 8 figures