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  • 學位論文

奈米碳管/高分子奈米複合材料薄膜之導電性質研究: 碳管表面接枝, π-π交互作用, 與奈米金粒子模附效應

Electric Conductivity of Thin Film Nanocomposites of Carbon Nanotubes in Polymer Matrices : Effects of Graft Polymerization, π-π Interaction Modification, and Gold Templating on Nanotubes Surfaces.

指導教授 : 楊長謀

摘要


本論文為研究多壁奈米碳管(Multi-walled carbon nanotubes, MWNTs)在高分子複合薄膜內部之導電性質,首先將多壁奈米碳管的表面利用酸化處理的方式進行改質,藉由表面的酸根使多壁奈米碳管分離結纏,同時以四點探針量測酸化之後多壁奈米碳管之電阻率,探討表面酸化對多壁奈米碳管之影響。而透過碳管表面接枝的方式於多壁奈米碳管表面接枝不同高分子鏈,使多壁奈米碳管能在不同高分子溶液中均勻分散,例如聚苯乙烯、Polybenzoxazole等高分子,並利用drop casting方式配製多壁奈米碳管/高分子複合薄膜,形成具有碳管網狀結構高分子複合薄膜,並由複合膜電阻率變化,可以了解多壁奈米碳管於不同高分子環境之導電行為。本實驗中,發現多壁奈米碳管/聚苯乙烯複合薄膜在僅添加3~5wt%多壁奈米碳管已使複合薄膜之表面電阻率大幅下降了107 Ω,但聚苯乙烯原本電值率即高達1014~1015 Ω-cm,因此多壁奈米碳管/聚苯乙烯複合薄膜仍是非導體無法作為應用。然而實驗結果顯示2.6wt%多壁奈米碳管/Polybenzoxazole複合薄膜其表面電阻率為107 Ω,相當於20wt%多壁奈米碳管/聚苯乙烯複合薄膜之表面電阻率,甚至10wt%多壁奈米碳管/Polybenzoxazole複合薄膜之表面電阻率僅只有26.7 Ω,由此可看出多壁奈米碳管/Polybenzoxazole複合薄膜優異之導電特性。此外,利用π-π交互作用力使多壁奈米碳管表面貼附官能基以減少對奈米碳管表面之破壞同時亦能保留對高分子溶液之相容性,量測結果其電阻率較多壁奈米碳管/Polybenzoxazole複合薄膜更低;接著採用奈米金粒子模附於多壁奈米碳管表面期望多壁奈米碳管/高分子複合薄膜導電性質能與金屬相同。由SEM、TEM、表面阻阬儀及四點探針的分析可知,多壁奈米碳管在奈米複合薄膜形成交聯網狀結構之後,電子可藉由較低電阻之奈米碳管穿越高分子薄膜,降低多壁奈米碳管/高分子複合薄膜之電阻率。

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nanotube nano-composite dispersion of nanotube PS PBO gold nanoparticle PI

參考文獻


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被引用紀錄


林書漢(2013)。氯化鋰誘發均質化多孔結構之聚胺酯/奈米碳管複合材料薄膜〔碩士論文,國立清華大學〕。華藝線上圖書館。https://doi.org/10.6843%2fNTHU.2013.00490

延伸閱讀