Thermal Annealing Induced Enhancements of Electrical Conductivities and Mechanism for Multiwalled Carbon Nanotubes Filled Poly(Ethylene-co-Hexene) Composites
DOI: 10.1021/am302597f
通過電導(dǎo)率測(cè)量研究了多壁碳納米管填充的乙烯-己烯共聚物(MWCNT/PEH)復(fù)合材料在高于乙烯-己烯共聚物熔點(diǎn)的溫度下熱退火引起的導(dǎo)電性能增強(qiáng)行為。作為對(duì)比研究,將兩種具有不同長(zhǎng)徑比(4和31)的多壁碳納米管混入PEH基體之中。利用SEM觀察了退火導(dǎo)致的多壁碳納米管/ PEH復(fù)合材料的形態(tài)變化。利用流變學(xué)測(cè)量清晰證實(shí)了多壁碳納米管在復(fù)合材料中形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。令人驚奇的是,具有較高多壁碳納米管濃度的多壁碳納米管/PEH復(fù)合材料的電導(dǎo)率在退火時(shí)間40分鐘后具有明顯增加,退火時(shí)間120分鐘后,電導(dǎo)率的增量最大接近3個(gè)數(shù)量級(jí)。分析得出多壁碳納米管/PEH復(fù)合材料導(dǎo)電率的增加取決于MWCNT含量、MWCNT的長(zhǎng)徑比和退火時(shí)間。SEM結(jié)果表明,在退火后,微米級(jí)多壁碳納米管聚集體被破壞而形成更加松散多壁碳納米管網(wǎng)絡(luò)。不同類型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)決定了復(fù)合材料的流變學(xué)行為(MWCNT網(wǎng)絡(luò)和PEH鏈MWCNT聯(lián)合網(wǎng)絡(luò))和導(dǎo)電性能(MWCNT管-管接觸網(wǎng)絡(luò))的演變。而在退火過程中MWCNT網(wǎng)絡(luò)的重建,是由于在高溫下多壁碳納米管在PEH基體中發(fā)生了旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散,并且多壁碳納米管的長(zhǎng)度對(duì)此行為具有顯著的影響。電導(dǎo)率的明顯增強(qiáng)可以歸因于熱退火過程中非布朗運(yùn)動(dòng)所誘導(dǎo)形成的松散網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。