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Noyau-coque polyéthylène glycol structuré fonctionnalisé graphène pour stockage d'énergie polymère diélectriques: performances mécaniques et diélectriques combinées September 1,2020.

Le graphène, en tant que matériau le plus fin, le plus résistant et le plus rigide, est disposé selon une structure en nid d'abeille avec sp2-hybridisé carbone, trouve plus d'applications potentielles dans l'industrie moderne que autres allotropes carbonés; en parfait état, c'est aussi un excellent conducteur thermique et électrique . Cependant, le principal obstacle à l'utilisation du graphène, en particulier pour les applications électroniques, est son insolubilité à l'état entièrement réduit en raison de la forte affinité entre le graphène feuilles.


dans la présente étude, ils synthétisé pour la première fois un polydispersé graphène avec une conductivité électrique souhaitable par fonctionnalisation covalente avec un seul terminal aminé polyéthylène glycol monométhyle éther (PEG-NH2). Le PEG-NH2 greffé graphène (PEG @ GO) a ensuite été réduit par l'hydrate d'hydrazine en PEG @ rGO et ensuite incorporé dans résine époxy par un procédé de mélange en solution. Le PEG @ rGO avec une structure «noyau-coque» ont présenté une dispersion homogène dans l'époxy et ont également réduit efficacement la perte diélectrique, contribuant ainsi à d'excellentes propriétés diélectriques et une résistance mécanique au PEG @ rGO / époxy final nanocomposites.



Fig. 1. grossissement faible et élevé SEM images de (a, a ’) époxy pur, (b, b ’) PEG @ rGO / époxy 1.0 % en poids, et (c, c ’) rGO / époxy 1.0 % en poids nanocomposites. propriétés diélectriques de PEG @ rGO / époxy nanocomposite.


Fig. 1 affiche représentant SEM images d'époxy pur, PEG @ rGO / époxy et rGO / époxy nanocomposites. La surface de l'époxy pur (Fig. 1a et a ') présente une structure lisse typique caractéristique de sa fragilité. Le PEG @ rGO modifié présente une excellente dispersion dans l'époxy (flèches noires sur Fig. 1b) et aucun agrégat évident de PEG @ rGO sont observés. Le SEM image de PEG @ rGO / époxy (voir Fig. 1b ’) en révèle PEG @ rGO nanofeuilles retiré ou traîné de époxy et confirme également une forte charge / matrice interaction due à la surface de remplissage fonctionnalisation. en revanche, non traité graphène (rGO) nanoplatelets s'agrègent facilement dans la matrice époxy causée par la surface inerte du graphène réduit comme démontré dans Fig.1c et c ', donnant un mélange et une dispersion médiocres de rGO. Par conséquent, l'excellente dispersion de PEG @ rGO par rapport à rGO non traité améliore les propriétés diélectriques et mécaniques des nanocomposites discuté dans les deux prochaines sous-sections.



Fig. 2. état de dispersion de (a) PEG @ GO et (b) PEG @ rGO dans différents solvants après différents temps.


on sait que le graphène vierge est extrêmement insoluble dans l'eau et d'autres solvants organiques, tandis que go présente polydispersé comportement dû à la formation de nombreux groupes oxygène hydrophiles. La solubilité de PEG @ GO et PEG @ rGO dans différents solvants sont affichés dans Fig.2. comme prévu, PEG @ GO présente une bonne compatibilité dans l'eau, l'alcool, l'acétone et le DMF même après 1 semaine. La bonne dispersion de PEG @ GO est principalement attribuée aux groupes oxygène à ses bords et à plan basal. après réduction, PEG @ rGO est moins soluble que PEG @ GO, en particulier dans l'alcool et l'acétone. Cependant, il présente une excellente solubilité dans l'eau grâce au greffage réussi du PEG-NH2 hydrophile.


en résumé, graphène l'oxyde a été chimiquement fonctionnalisé avec un seul terminal amino-PEG (PEG-NH2) et ensuite introduit dans résine époxy comme structure «noyau-enveloppe» pour améliorer les performances diélectriques des polymères diélectriques. Le résultat PEG @ rGO est devenu hydrophile et a présenté un polydispersif comportement dans divers solvants. La structure unique et l'excellent état de dispersion de PEG @ rGO offrent une technique facile pour moduler l'interface et optimiser la microstructure, obtenant ainsi une permittivité élevée et matériaux diélectriques polymères à faible perte.



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