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Kernschale strukturiertes Polyethylenglykol funktionalisiert Graphenfür Energiespeicher Polymer Dielektrika: kombinierte mechanische und dielektrische Leistungen September 1,2020.

Graphen als dünnstes, stärkstes und steifstes Material und in einer Wabenmusterstruktur mit sp2-hybridisiert angeordnet Kohlenstoff, findet in der modernen Industrie mehr potenzielle Anwendungen als andere kohlenstoffhaltige Allotrope; in makelloser Form ist es auch ein ausgezeichneter Wärme- und elektrischer Leiter Das Haupthindernis bei der Verwendung von Graphen, insbesondere für elektronische Anwendungen, ist jedoch seine Unlöslichkeit im vollständig reduzierten Zustand aufgrund der starken Affinität zwischen dem Graphen Blätter.


in der vorliegenden Studie sie zum ersten Mal synthetisiert a polydispers Graphen mit wünschenswerter elektrischer Leitfähigkeit durch kovalente Funktionalisierung mit einem einzigen Terminal aminiert Polyethylenglykol Monomethyl Ether (PEG-NH2). Das PEG-NH2 gepfropft Graphen (PEG @ GO) wurde dann durch Hydrazinhydrat zu PEG @ rGO reduziert und anschließend in aufgenommen Epoxidharz durch ein Lösungsmischverfahren Das PEG @ rGO mit einer "Core-Shell" -Struktur zeigten eine homogene Dispersion in Epoxid und reduzierten auch effektiv den dielektrischen Verlust, wodurch hervorragende dielektrische Eigenschaften und mechanische Festigkeit zum endgültigen PEG @ rGO / Epoxid beigetragen wurden Nanokomposite



Abb 1. niedrige und hohe Vergrößerung SEM Bilder von (a, a ’) reines Epoxidharz, (b, b ’) PEG @ rGO / Epoxy 1.0 Gew .-% und (c, c ’) rGO / Epoxid 1.0 Gew .-% Nanokomposite dielektrische Eigenschaften von PEG @ rGO / Epoxy Nanokomposit


Abb 1 zeigt repräsentativ SEM an Bilder von reinem Epoxid, PEG @ rGO / Epoxid und rGO / Epoxy Nanokomposite Die Oberfläche von reinem Epoxid (Abb. 1a und a ') zeigt eine typische glatte Struktur, die für ihre Sprödigkeit charakteristisch ist Das modifizierte PEG @ rGO zeigt eine ausgezeichnete Dispersion in Epoxid (schwarze Pfeile in Abb. 1b) und keine offensichtlichen Aggregate von PEG @ rGO beobachtet werden Das vergrößerte SEM Bild von PEG @ rGO / Epoxy (siehe Abb. 1b ’) enthüllt einige PEG @ rGO Nanoblätter herausgezogen oder gezogen von Epoxid und bestätigt auch starke Grenzflächenfüller / Matrix Wechselwirkung aufgrund der Füllstoffoberfläche Funktionalisierung. im Gegensatz dazu unbehandeltes Graphen (rGO) Nanoplättchen aggregieren leicht in der Epoxidmatrix, verursacht durch die inerte Oberfläche von reduziertem Graphen wie in Abb.1c gezeigt und c ', was ein schlechtes Mischen und Dispergieren von rGO ergibt. Daher die hervorragende Dispersion von PEG @ rGO im Vergleich zu unbehandeltem rGO führt zu verbesserten dielektrischen und mechanischen Eigenschaften der Nanokomposite werden in den nächsten beiden Unterabschnitten erörtert



Abb 2. Dispersionszustand von (a) PEG @ GO und (b) PEG @ rGO in verschiedenen Lösungsmitteln nach verschiedenen Zeiten.


es ist bekannt, dass unberührtes Graphen ist in Wasser und anderen organischen Lösungsmitteln extrem unlöslich, während go polydispers zeigt Verhalten aufgrund der Bildung vieler hydrophiler Sauerstoffgruppen Die Löslichkeit von PEG @ GO und PEG @ rGO in verschiedenen Lösungsmitteln sind in Abb.2. dargestellt wie erwartet PEG @ GO zeigt gute Verträglichkeit in Wasser, Alkohol, Aceton und DMF auch nach 1 Woche. Die gute Dispersion von PEG @ GO wird hauptsächlich den Sauerstoffgruppen an ihren Rändern und in der Grundebene zugeschrieben nach der Reduktion PEG @ rGO ist weniger löslich als PEG @ GO, insbesondere in Alkohol und Aceton. Es zeigt jedoch aufgrund der erfolgreichen Pfropfung von hydrophilem PEG-NH2 eine ausgezeichnete Wasserlöslichkeit


zusammenfassend Graphen Oxid wurde chemisch funktionalisiert mit einfachem terminalem Amino-PEG (PEG-NH2) und anschließend in eingeführt Epoxidharz als Kern-Schale-Struktur zur Verbesserung der dielektrischen Leistung von Polymer-Dielektrika Das resultierende PEG @ rGO wurde hydrophil und zeigte ein polydispersives Verhalten in verschiedenen Lösungsmitteln Die einzigartige Struktur und der hervorragende Dispersionszustand von PEG @ rGO bieten eine einfache Technik zur Modulation der Grenzfläche und zur Optimierung der Mikrostruktur, wodurch eine hohe Permittivität erzielt wird und verlustarme Polymerdielektrika



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