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上海交通大学Yong Zhang课题组–使用夹层石墨烯-碳纳米管杂化物和丁苯橡胶组成导电可拉伸复合材料

一个简单而有效的方法,即在丁苯橡胶(SBR)复合材料中,采用乳液共混和冷冻干燥法制备了导电、可拉伸的还原氧化石墨烯(rGO)-碳纳米管(CNT)网络。通过一步水热法制备了具有夹层结构的rGO-CNT杂化材料。在二维rGO薄片之间插入一维碳纳米管作为间隔物,可以有效防止石墨烯片的重新堆积和碳纳米管的团聚。此外,碳纳米管与rGO片连接作为桥梁,促进了SBR复合材料中一维和二维互连网络的构建。SBR/rGO-CNT(100/10.4)复合材料的电导率为3.62 S/cm,与SBR相比,电导率显着提高了14个数量级。有趣的是,SBR/rGO-CNT复合材料在低拉伸应变下仍能保持较高电导率。SBR复合材料具有良好的导电性和拉伸性能,这主要是由于其具有一维和二维的相互通接网络结构,这种网络结构是由碳纳米管连接rGO薄片构成的,能在低应变条件下发生变形。这项工作为制造多功能高导电性可拉伸复合材料和其实际应用提供了新的见解。

上海交通大学Yong Zhang课题组--使用夹层石墨烯-碳纳米管杂化物和丁苯橡胶组成导电可拉伸复合材料

Fig. 1. (a) rGO-CNT杂化及SBR/rGO-CNT复合材料的制备示意图;(b) GO-CNT杂化和(c) rGO-CNT杂化的SEM图,(d) GO-CNT杂化和(e) rGO-CNT杂化的TEM图。

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Fig. 2 (a) CNT,(b) GO,(c) GO-CNT和(d) rGO-CNT的FTIR图。

上海交通大学Yong Zhang课题组--使用夹层石墨烯-碳纳米管杂化物和丁苯橡胶组成导电可拉伸复合材料

Fig. 3. GO、CNT、GO-CNT和rGO-CNT(20:3)的(a)拉曼和(b) XRD图。

上海交通大学Yong Zhang课题组--使用夹层石墨烯-碳纳米管杂化物和丁苯橡胶组成导电可拉伸复合材料

Fig. 4. (a) rGO、(b) CNT和(c) rGO-CNT的氮气吸脱附等温线和(d)比表面积(BET)。

上海交通大学Yong Zhang课题组--使用夹层石墨烯-碳纳米管杂化物和丁苯橡胶组成导电可拉伸复合材料

Fig. 5. SBR/GO-CNT与SBR/rGO-CNT复合材料的TGA曲线。(b为a的部分放大)

上海交通大学Yong Zhang课题组--使用夹层石墨烯-碳纳米管杂化物和丁苯橡胶组成导电可拉伸复合材料

Fig. 6. SBR,SBR/rGO-CNT复合物的导电率,(b)还原处理对SBR复合材料电导率和石墨烯薄膜的影响,(c) rGO:CNT比例对SBR/rGO-CNT复合材料电导率的影响。

上海交通大学Yong Zhang课题组--使用夹层石墨烯-碳纳米管杂化物和丁苯橡胶组成导电可拉伸复合材料

Fig. 7. 不同应变下SBR/GO-CNT和SBR/rGO-CNT复合材料的(a)电导率和(b)相应电导率变化图。

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Fig. 8. (a, b) SBR/rGO-CNT复合材料的(a, b)SEM图和(c)TEM图,(d)拉伸过程中杂化物再分布示意图。

相关研究成果于2019年由上海交通大学Yong Zhang课题组,发表在Carbon (https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.04.037)上。原文:Conducting and stretchable composites using sandwiched graphene-carbon nanotube hybrids and styrene-butadiene rubber

本文来自石墨烯杂志,本文观点不代表利特纳米立场,转载请联系原作者。

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