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石墨烯含量对性能的作用

更新时间: 2024-08-29 09:23:32  查看次数: 50    
在熔融挤出成型机的模口温度为 125℃、主轴转速是 14 转每分钟的条件下做出的石墨烯 / PLA 复合线材,咱们来瞧瞧它的电导率跟石墨烯含量之间的关系。因为当石墨烯含量在 0 到 4% 这个范围的时候,电导率很低,那个直流低电阻测试仪在它的有效量程里根本测不出来,所以这部分就不拿来比较了。从图上可以看出,随着石墨烯含量不断增加,这种复合线材的电导率先是往上涨,后来又掉下去了。当石墨烯的质量占比是 5% 的时候,复合线材的电导率是 5.00×10 的负 4 次方 S/cm,这就达到了半导体的水平呢。当石墨烯质量占比是 6% 的时候,复合线材的电导率变成了 4.20×10 的负 3 次方 S/cm,跟前面一个石墨烯含量相比提高了一个数量级哦。这就意味着这种石墨烯 / PLA 复合线材中石墨烯含量的渗滤临界值大概在 6% 左右。
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当石墨烯质量占比是 8% 的时候,复合线材的电导率达到了最大值,也就是 2.01×10 的负 2 次方 S/cm。这种复合线材能导电是因为石墨烯本身的导电性能超棒,而且石墨烯的表面积很大,这样就有利于它在 PLA 基体里面形成像立体网一样的导电通道。石墨烯含量越多,复合线材里的石墨烯相互碰到一起的机会就更大,形成的导电网络结构数量也会更多,所以复合线材的导电性能就会越来越好。
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但是呢,如果石墨烯含量太多了,比如说达到 9% 的时候,石墨烯就会凑到一块儿,这样就阻碍了导电网络结构的形成,所以复合线材的导电性能就下降了。还有啊,复合线材的拉伸强度和断裂伸长率也会随着石墨烯含量的变化而变化。当石墨烯含量增加的时候,复合线材的拉伸强度先是升高,接着又降低。纯的 PLA 线材的拉伸强度是 23.76MPa,当石墨烯加入的质量占比是 2% 的时候,复合线材的拉伸强度达到了最大值,是 26.79MPa,之后这个值又降低了。当石墨烯质量占比是 9% 的时候,复合线材的拉伸强度是 18.22MPa,最高点是在石墨烯含量为 2% 的时候出现的。