纳米棒的分散和取向对嵌段共聚物纳米复合材料的导电性能的影响

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huzhan_dong
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在嵌段共聚物中加入导电纳米棒可以制备电学性能优异的纳米棒-嵌段共聚物复合材料,然后目前尚没有很好的导电机理和模型对导电复合材料的导电行为进行解释,而导电颗粒在基底物中分散形成的导电网络也很难用实验方法表征。本论文使用分子动力学的模拟方法研究导电纳米棒在不相容嵌段共聚物的某一相中选择性分布的问题,具体研究了导电复合材料的形态结构,纳米棒的取向和分布以及复合体系的导电性,得到的主要结论如下:  1.研究了纳米棒和基底物之间作用力εbn的强度对复合材料的导电性的影响。研究表明,随着纳米棒和基底物作用力εbn的增加,复合体系的形态结构发生以下转变:海岛结构、枝状团簇结构、枝状蠕虫胶束结构和链段层级的紧密桥链结构,对应的体系的导通率先增加后下降。体系中各向异性的纳米棒的取向也对体系导通率产生影响,适中的导通率有利于形成良好的导电网络,进而获得较好的导通率。  2.研究了纳米棒的长径比对复合材料的导电性的影响。随着纳米棒的长径比的增加,枝状蠕虫胶束结构对应的作用力εbn范围增加,海岛结构对应的范围减小,最终最优的导通率所对应的作用力εbn向较小方向移动。  3.研究了基底物的刚柔性对复合材料的导电性的影响。基底物中刚性部分的增加,破坏了复合体系中的导电网络,造成体系导通率下降。  4.研究了拉伸对复合材料的导电性的影响。拉伸使得纳米棒发生明显取向,破坏了三维方向上的导电网络,降低了体系的导通率,纳米棒的取向度决定取向方向上的导通率,高的取向度对应取向方向上高的导通率。  本文用图表建立了嵌段共聚物纳米复合材料的结构-性能对应关系图;为制得较低导电逾渗值的导电复合材料提供理论指导。
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