韩国庆熙大学逐步渗流：导电聚合物复合材料新行为机理的鉴定

来源：在职研究生招生信息网发布时间：2023-12-21 16:07:56

　　由全北大学植物与环境材料工程系的Jung Tae Lee教授和有机材料与纺织工程系的Kim Seong Yun Kim教授领导的联合研究小组确定了逐步渗流，这是一种导电聚合物复合材料电性能的新预测模型。相关研究成果发表在国际期刊Materials Today Physics(IF：11.5)上，题目为〈Stepwise percolation behavior induced by nano-interconnection in electric conductivity of polymer composites〉。

　　碳纳米管和石墨烯等纳米碳作为下一代导电复合材料的填料备受关注。虽然导电聚合物复合材料的行为通常由渗流理论解释，但使用连续纳米碳填料网络的新型CPC的电导率已经超过了传统渗流模型的预测，而没有明确识别其机理。

　　逐步渗流理论

　　的实验证明研究团队开发了一种利用空气炸锅的热对流的原位聚合方法，并结合连续的纳米碳填料网络，制备了一种具有高达50%体积填料含量的导电聚合物复合材料(CPC)。通过新的CPC，该团队确定了能够改善含有连续填料的CPC的传导性能的机制，即在初级渗透之后存在二次渗透。这一发现导致了一种基于新发现的机制的新型行为预测模型，该模型被命名为“逐步渗透模型”。

　　当CPC中产生的电子通过与填料直接物理接触而降低隧穿电阻效应时，电子的运动速度得到提高，含有连续纳米碳填料的CPC表现出更好的导电性能。研究团队通过实验证实了这一点，并发现这些特征可以基于所提出的逐步渗流模型进行预测。

　　研究团队制造的CPC在二次渗透后始终表现出明显更高水平的电气性能。其电导率为 4086S/m(与 35 vol% 相比，在 40 vol% 多壁碳纳米管 [MWCNT] 下提高了 3828%)，在 50 dB 时具有电磁干扰屏蔽性能(在 40 vol% 石墨烯纳米片下相对于 35 vol 时的 25 dB 提高了 236.36%)，在 50vol% 时湿度传感性能为 82.22%(与 35 vol% MWCNT 时相比为 47.13%)，与连续纳米碳填料含量较低的 CPC 相比。

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