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RGO/Ag交替层层组装纯棉导电纱及性能分析
发布日期:2018-10-10  来源:产业用纺织品   浏览次数:170
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摘要:RGO/Ag交替层层组装纯棉纱形成导电纱线并对其性能进行分析。设计不同方案形成导电纱线,观察分析纱线表观结构并分析纱线TG、静态电阻、压力电阻及耐洗电阻。结果表明,外层包裹RGO的五层交替组装形成的导电纱线表面褶皱多,Ag层在石墨烯片层间镶嵌好,所形成的导电纱线导电性能好;受压时,组装纱线伸长电阻增大但石墨烯间的层间距减小,使得石墨烯与纱线的界面结合好而形成的导电纱线电阻减小。
关键词:石墨烯;纳米银;交替层层组装;导电纱线
石墨烯在常温下的理论电子迁移率为106cm2/(V·s),电阻率只约10-6Ω·cm。由于石墨烯电阻率低,并且其结构规整、排列紧密,使得石墨烯导线传输性能优良[1]。有研究发现,将两层石墨烯叠加并使其碳原子图案偏移1.1o的角度,最后得到的材料就能具有超导特性[2]。银为自然界电导率最高的金属,同时纳米银具有特殊的电子结构和巨大的比表面积。石墨烯与银的独特性质使得二者的复合材料被期待用作发展高导电性的柔性电子产品。
有学者对银纳米线基柔性导电材料进行研究分析,银纳米线作为一种新型的纳米材料,不仅具备高的电导率,纳米材料的尺寸效应,又赋予了其优异的光电性能和柔韧性,使其在柔性导电材料的制备中具有非常广阔的应用前景[3]。此外,一些科研工作者利用静电吸附原理制备氧化石墨包覆的玻璃纤维复合材料,得到的石墨烯包覆玻璃纤维导电材料的电导率达4.5S/m,制备的导电玻璃纤维在弯曲后仍能保持原有的导电性能[4]。基于纳米银与石墨烯在柔性导电材料的优良的导电性能和柔韧性,选用二者作为本论文研究对象。
石墨烯/纳米银复合材料的形成方法主要有涂覆法、浸渍法等[5]。DA Dinh等[6]用维他命C还原氧化石墨烯与硝酸银的混合物,通过悬涂法制备氧化石墨烯/纳米银复合物薄膜,得到其导电性较纯RGO薄膜约高40倍。HW Tien等[7]用硼氢化钠(NaBH4)和乙二醇作还原剂分步还原制备RGO/Ag复合材料,电阻较纯RGO薄膜小2个数量级。国内部分学者以不同比例的氧化石墨烯与硝酸银为原料,采用原位还原法制备石墨烯/纳米银(RGO/Ag)复合材料,发现复合纳米银可降低RGO片层界面电阻,复合材料导电性优于RGO[8]。因此我们要设计了石墨烯与银层层组装形成的导电纱线的工艺并探究其导电性能。
1 试验部分
1.1 材料、试剂及仪器
材料 40公支的纯棉纱线
试剂 石墨(上海阿拉丁科技股份有限公司,纯度﹥99%),硫酸(浙江中星化工试剂有限公司,98.8),水合联氨(上海阿拉丁科技股份有限公司,80%),双氧水(浙江嘉信医药股份有限公司,30%),硝酸钠(国药集团化学试剂有限公司),高锰酸钾(浙江嘉信医药股份有限公司),盐酸(华东医药股份有限公司),氢氧化钠(国药集团化学试剂有限公司)均为分析纯
仪器 BSA124S电子天平(赛多利斯科学仪器有限公司),DHC-9075A鼓风烘箱(上海一恒科学仪器有限公司),DF-2磁力加热搅拌器(常州金坛良友仪器有限公司),UT181A 万能电表(优利德集团有限公司),SU8010场发射扫描电镜
1.2 实验方法
将40支的粗梳纯棉纱线在2g/L的NaOH溶液进行碱处理,烘干待用;采用改进的hummers法制备氧化石墨烯,对石墨烯溶液进行含固率测试,测得含固率为0.7%;将银浆浓度配置成3%;对预处理过后的棉纱进行层层组装纱线设计,设计方案如表1;将碱洗过的纯棉纱线缠绕至塑料板上,浸泡在氧化石墨烯溶液中,反应20min,石墨烯溶液处理后的纱线用水合肼溶液还原。根据纱线设计方案,设计石墨烯+银组装导电纱需先对石墨烯组装纱线进行还原,再浸泡进纳米银溶液中10分钟左右,取出放入烘箱干燥。
作者:陈晓平
 
 
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