湿法合成导电聚苯胺/石墨复合材料及其电导机制研究

"该研究是关于导电聚苯胺/鳞片石墨复合材料的制备及导电机理探讨，发表于2008年的浙江大学学报(理学版)。作者通过湿法工艺制得了这种复合材料，并对其电阻、红外光谱(IR)、扫描电子显微镜(SEM)和动态机械分析(DMA)等特性进行了详细分析。研究发现，经偶联剂处理的复合材料显示出更好的电阻性能，石墨粒子在体积分数达到1.43%时即可形成导电网络。此外，温度升高会促使聚苯胺基体结构转变为苯-苯式，导致电阻在80℃后下降。层积模型的应用揭示了电导率与体积分数之间的线性关系。" 在这篇论文中，导电聚苯胺/鳞片石墨复合材料的制备涉及到了材料科学与工程的多个关键知识点： 1. 湿法制备：这是一种常见的复合材料合成方法，通过在溶液或悬浮液中将两种或更多种材料混合，然后通过沉淀、干燥等步骤形成复合材料。在此过程中，偶联剂的使用可能是为了改善聚苯胺与石墨之间的界面结合，提高复合材料的整体性能。 2. 导电网络：聚苯胺和石墨都是导电物质，当石墨粒子在复合材料中的体积分数达到一定值时（1.43%），它们能够形成连续的导电路径，从而显著降低整个材料的电阻。 3. 结构转变：IR光谱分析显示，随着温度升高，聚苯胺的结构从原始形式转变为苯-苯式，这可能导致其电导性的增加。这种结构变化可能与聚苯胺链段的排列和共轭程度有关。 4. 电性能表征：电阻、IR、SEM和DMA等实验手段用于表征材料的电学和结构特性。电阻测量能直接反映材料的导电性能；IR光谱可揭示材料分子结构的变化；SEM提供微观结构信息；而DMA则可以评估材料的动态力学性质，如热稳定性和柔韧性。 5. 层积模型：这是一种理论模型，用于解释导电复合材料中电导率与填料体积分数之间的关系。在这种模型中，假设导电粒子以层状结构分布，当填料达到一定体积分数时，形成连续的导电路径，导致电导率的显著提升。 这篇研究对理解导电复合材料的制备方法、结构-性能关系以及导电机理提供了深入见解，对于设计和优化新型导电复合材料具有重要意义。这些材料在未来可能应用于电子器件、传感器、能源存储等领域。