發(fā)布時(shí)間：2021-08-08 12:10

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及電子、人工智能領(lǐng)域的需要,對(duì)傳感器元件的應(yīng)用條件有了更高要求。這不僅需要傳感器元件對(duì)外界環(huán)境變化有良好的響應(yīng)性能,還需要具備良好的柔韌性能和加工特性。傳統(tǒng)的電子元件比如無(wú)機(jī)半導(dǎo)體（Si）和金屬材料（Cu）均不能滿足要求。因此,導(dǎo)電硅橡膠復(fù)合材料作為敏感材料成為了研究的熱點(diǎn)。本文通過(guò)溶液共混法和機(jī)械共混法制備了以炭黑和石墨烯為導(dǎo)電填料,不同填料含量的導(dǎo)電硅橡膠復(fù)合材料。研究了填料的表面結(jié)構(gòu)、分散性能以及復(fù)合材料的導(dǎo)電性能和壓阻特性。并通過(guò)對(duì)炭黑和石墨烯協(xié)同作用,進(jìn)一步的提升復(fù)合材料的電學(xué)性能。論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:（1）分別用溶液共混和機(jī)械共混法制備了導(dǎo)電硅橡膠復(fù)合材料,探究?jī)煞N工藝對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)電性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),導(dǎo)電填料含量較少時(shí),溶液共混法制備的導(dǎo)電硅橡膠復(fù)合材料的導(dǎo)電性能較好。（2）分別用硅烷偶聯(lián)劑（KH550）和多巴胺對(duì)石墨烯表面進(jìn)行改性。表征分析兩種改性方法。并在此基礎(chǔ)上制備了石墨烯/硅橡膠復(fù)合材料。當(dāng)石墨烯的填充量達(dá)到滲流閾值4wt%時(shí),復(fù)合材料的體積電阻率發(fā)生突變。同時(shí),4wt%石墨烯填充的復(fù)合材料表現(xiàn)出較好的壓阻特性及壓阻重復(fù)性。（3）用硅... 

【文章來(lái)源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

復(fù)合材料導(dǎo)電填料的含量和體積電阻率的關(guān)系圖

當(dāng)復(fù)合材料內(nèi)部電子的能量大于該勢(shì)壘能量時(shí)，電子就會(huì)穿過(guò)勢(shì)遷。這種電子發(fā)生躍遷的現(xiàn)象稱為隧道效應(yīng)。該理論認(rèn)為電子躍過(guò)勢(shì)壘躍遷的能力與該隔離層的厚度和勢(shì)壘的能力有關(guān)系。電子能量與與阻礙能量越接近，電子就有較大的機(jī)會(huì)發(fā)生躍遷。當(dāng)某些隔離層的厚度達(dá)到值時(shí)，導(dǎo)電微觀粒子電子就會(huì)躍過(guò)阻礙層發(fā)生躍遷。從而使復(fù)合材料在填料填充時(shí)產(chǎn)生導(dǎo)電現(xiàn)象。該理論認(rèn)為低填充量復(fù)合材料導(dǎo)電現(xiàn)象本質(zhì)遷移的結(jié)果。圖 1.2 為炭黑/硅橡膠復(fù)合材料內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)示意圖，從觀察到，炭黑粒子在硅橡膠基體中并不是均勻分散的，而是以炭黑粒子炭黑粒子鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)以一定的間距分散在硅橡膠基體中。其中相距聚集體粒子會(huì)躍過(guò)隔離層產(chǎn)生電子躍遷現(xiàn)象。假設(shè)炭黑粒子的平均間距為 。宏觀電流密度 J 之間的關(guān)系是：( )( ) 200J( )Jexp x /2 / 10

1.4.1 石墨烯簡(jiǎn)介自從 2004 年，曼徹斯特大學(xué)和俄國(guó)切爾諾戈洛夫卡微電子工藝研究所(Institute for Microelectronics Technology)的兩組物理團(tuán)隊(duì)共同合作從石墨中分離出單獨(dú)的石墨烯平面，石墨烯開始在電子、新能源、生物醫(yī)藥、傳感器等領(lǐng)域嶄露頭角。石墨烯作為二維 sp2雜化炭和蜂窩狀原子晶體，其基本結(jié)構(gòu)單元為有機(jī)材料中最穩(wěn)定的苯六元環(huán)[35]，是目前最理想的二維納米材料。并且石墨烯是構(gòu)成其他維度碳材料的基本結(jié)構(gòu)單元。它可以被包裹成零維的富勒烯，卷成一維度的碳納米管或疊加成三維的的石墨。如圖 1.3 所示。它也使得碳材料家族更為充實(shí)，形成了從零維的富勒烯、一維的碳納米管、二維的石墨烯到三維的金剛石和石墨的完整體系。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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[3]兩種粒子復(fù)配對(duì)導(dǎo)電硅橡膠各性能影響的研究[D]. 童曉瑩.南京理工大學(xué) 2014
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