制备复合材料被认为是通过组合每种成份的优点来改进材料整体性能的有效策略。目前聚苯胺在与无机材料,比如石墨,碳纳米管,炭黑,Bi-Te基合金粉末等进行复合所制备材料的热电性能均有显著的提升,因此在复合热电材料领域,聚苯胺具有一定的吸引力。

1 碳纳米管/聚苯胺复合热电材料

Meng等[22]做过尝试实验,通过使用碳纳米管(CNTs)来改善聚苯胺的电学性能,结果发现CNTs/PANI复合材料的热电性能得到了较大的提高,并且所制备出的CNTs/PANI复合材料具有较好的柔韧性,不仅可以卷起,还能够折叠弯曲,不产生裂纹。实验显示,通过调整CNTs与PANI的配比可以大幅度提高CNTs/PANI复合材料的Seebeck系数,在CNTs含量为15。8wt%时,CNTs/PANI复合材料得到最大Seebeck系数为28。6μV/K,但是其功率因子仍然低于传统无机热电材料。

Yen-Wen Lin等[23]通过原位聚合的方法制备PANI/MWCNT复合热电材料。基于苯胺单体分子与MWCNT之间存在着较强的π-π电子相互作用,以及苯胺单体分子中氨基与MWCNT的羧酸基之间的氢键相互作用,苯胺分子会吸附在MWCNT表面上并进行聚合。同时对PANI/MWCNT复合材料的电导率进行了测试,室温下含有0。1wt% MWCNT的PANI/MWCNT复合材料的电导率与不含MWCNT的PANI相比提高了大约50%。

2 石墨烯/聚苯胺复合热电材料

聚苯胺和石墨烯纳米片之间同样存在着较强的 π-π 相互作用,在通过原位聚合法制备聚苯胺/石墨烯纳米片复合材料的过程之中,聚苯胺以纳米覆盖层的形式在石墨烯纳米片的表面生长并将其包覆。 81024

Du 等[24]比较了 PANI/GNs 薄膜与块体材料在室温下的热电性能,发现块体材料的功率因子相对较高。Lu 等[25]研究了石墨烯纳米片的含量对所制备的 PANI/石墨烯纳米片复合块体材料热电性能的影响,发现随着石墨烯纳米片含量的增加,电导率有较大的提高,而热导率较为稳定,在453K时,石墨烯纳米片含量为30wt%的PANI/石墨烯纳米片复合材料的ZT值最大为 1。95×10-3,该数值是相同条件下合成的聚苯胺的ZT值8倍。

3 炭黑/聚苯胺复合热电材料

(1) 炭黑 

炭黑主要是由炭元素组成,是烃类物质经过不完全燃烧(或者是裂解)而产生的,是一种重要的化工原料。炭黑是以球形态原生粒子的聚集体形式存在的。这些粒子是由多个碳原子所组成的平面构成了层状结构同时围绕多个生长核心分布,各层常常是弯曲、连续的,而较外层则是连续地围绕聚集体中所有核心分布,形成完整的聚集体,称为准石墨单元[26]。

根据炭黑的性能以及用途特征可以分为:橡胶用炭黑、导电炭黑、色素炭黑。主要应用于橡胶、涂料、塑料及电炭等行业。由于炭黑本身的电阻小的特点,可以合成特殊的低电阻性橡胶和塑料,具有抗静电和导电性能。

炭黑具有特殊有序的纳米结构、低密度、大表面积、高热稳定性、良好的导电性、较低的成本等优点[27]。但是炭黑本身也有缺点,其补强效果并不理想,同时在增强炭黑补强效果的同时可能会引起炭黑本身导电性能的改变。论文网

(2) 炭黑/聚苯胺复合热电材料

朱嫦娥等[28] 采取了化学氧化原位聚合工艺制备了炭黑/聚苯胺复合热电材料 ,实验结果表明反应时间、氧化剂用量、炭黑的含量等因素都会影响聚苯胺/炭黑复合热电材料的电导率、产率、形态结构,并得出结论:聚苯胺/炭黑复合热电材料的产率与反应时间以及氧化剂的浓度呈正关系,而在较短的反应时间和较少的氧化剂含量的条件下其复合热电材料体现出相对较高的电导率。同时研究过程中发现将制备的聚苯胺/炭黑复合热电材料粉末进行加压成型处理后可用于其他微电子领域。徐鑫等[29] 在室温环境下同样通过化学原位聚合法制备出了炭黑/聚苯胺复合材料,研究中发现炭黑的含量影响着复合材料的导电性能,并且两者有一定的规律,具体表现为随着炭黑相对含量的上升,导电性能先增加后减少,并且当炭黑的含量为15%wt时,炭黑/聚苯胺复合材料的导电性能达到最佳。Kakarla 等[30]也通过原位聚合法合成了炭黑/聚苯胺纳米复合材料,并且对其进行了热电性能测试,发现该复合热电材料的电导率比纯聚苯胺超过3个数量级,最佳时达到了138 S/cm。

上一篇:聚苯胺热电材料研究现状进展
下一篇:国内外一体化监管的评价体系研究现状

碳钢/不锈钢复合材料的研究现状

铝基复合材料研究现状

铝基复合材料的发展与研究现状

铝铜及铝铝叠层复合材料的研究现状

增强硬质聚氨酯力学性能的国内外研究现状

碳纤维复合材料国内外研究现状

激光辐照碳纤维复合材料...

张洁小说《无字》中的女性意识

ASP.net+sqlserver企业设备管理系统设计与开发

安康汉江网讯

互联网教育”变革路径研究进展【7972字】

新課改下小學语文洧效阅...

LiMn1-xFexPO4正极材料合成及充放电性能研究

网络语言“XX体”研究

我国风险投资的发展现状问题及对策分析

老年2型糖尿病患者运动疗...

麦秸秆还田和沼液灌溉对...