石墨烯/不相容聚合物共混体系相形貌对复合材料导热性能影响的研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着工业生产和科学技术的不断发展，人们对导热材料综合性能的要求已越来越高，传统的金属材料已经无法满足某些特殊场合的使用要求。如电子设备产生的热量迅速积累和增加，会导致器件不能正常工作，故及时散热已成为影响其寿命的重要因素。但是，纯高分子材料的导热性能较差，一般可通过添加填料等方法来提高聚合物的导热性能。然而，为了得到足够高的导热性，需要很大数目的填料来形成良好的热传导网络。但是大量的填料会导致材料力学性能变差，密度变高，以及成本增加。因此，如何保证材料的良好导热功能的前提下，进一步降低材料的导热填料的用量是目前研究的热点。本课题通过改变共混体系的相形貌来调控复合材料的导热性能，从而制备出低含量高导热性能的复合材料。

2. 国内外研究现状分析

目前国内外一般采用添加填料以及填料间的杂化来提高聚合物的导热性能，但效果有限。因此，对于一种高效的提高聚合物导热性能的方法的需求迫在眉睫。碳家族主要包括石墨、碳纤维、碳纳米管、富勒烯、石墨烯以及无定形碳等，而其中石墨、碳纤维、碳纳米管以及石墨烯具有良好的导热性能，最近被广泛研究的石墨烯是一种很有前景的导热填料。因此近年来国内外以碳材料为填料的导热复合材料进行研究，阐述了碳材料及其纳米导热复合材料导热性的影响因素，并对碳材料的发展方向进行了展望。而本实验尝试使用共混体系来调控导热网络，以达到大幅度提高聚合物导热性能。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容为共混体系相形貌对复合材料导热性能影响。

实验计划如下：首先将石墨烯分散到DMF中，然后用超声波使石墨烯均匀分散在DMF中。再加入PLA或PCL，加热，搅拌，使固体完全溶解，形成均匀共混体系。将所得均匀共混液滴加入足量的甲醇中，使其完全沉淀，然后过滤，将所滤得的沉淀干燥，并压成片，最后测出其导热系数。

4. 研究创新点

课题针对目前所使用的提高聚合物导热性能的方法加以改进，采用共混体系来调控导热网络，以大幅度提高材料导热性能。其中，引进了石墨烯这一具有良好导热性能的物质，可大大降低填料的使用量，从而提高复合材料的力学性能，并降低其造价。