從功能特性的角度來看,復合材料可分為電、磁、聲、光、熱、摩擦、阻尼、防彈和輻射等功能復合材料。其中,導電復合材料包括聚合物基導電復合材料、壓電復合材料、陶瓷基導電復合材料、水泥基導電復合材料、金屬基導電復合材料、超導復合材料和導電納米復合材料。近年來,隨著納米材料與納米技術的飛躍式發(fā)展,不斷涌現(xiàn)出新型的導電納米材料,如邁克烯( MXene)、二硫化鉬( MoS2)和黑磷( BP)等。然而,單一的導電納米材料很難滿足實際應用的需求。因此,通過將兩種或兩種以上納米材料進行復合,利用各組分之間的協(xié)同效應,避免各成分的缺陷,實現(xiàn)取長補短的效果。為了充分展示國內外導電納米復合材料的*成果,筆者基于 10多年的科研基礎和教學經驗編寫了本書。
與復合材料相同,導電納米復合材料通常由兩種材料組成,一種是基體材料,其特點是連續(xù)相;另一種是功能體材料,其特點是分散相。本書根據(jù)基體材料的不同進行分章撰寫,第二章以聚合物為基體,第三章以碳材料為基體,第四章以二維納米材料為基體。需要特別指出的是第五章,該章節(jié)是介紹聚合物基介電復合材料。我們知道,導電納米復合材料應用于電子器件構建時,通常也會用到介電材料,故在本書中一并撰寫了介電復合材料。在本書撰寫過程中,所采用的撰寫體例是:先介紹單一材料的結構、性質和制備方法,其中在說明材料的性質時,尤其關注材料的導電性;接下來介紹以該材料為基體的復合材料,通過查閱大量資料,重點撰寫多種復合材料的制備方法及應用領域。本書具有以下特點:
①涉及面較廣。無論是單一材料種類、性質和制備方法,還是復合材料種類,制備方法和應用領域均非常全面。
②引用文獻較多。幾乎每一部分內容都引用 1~ 3篇相應的參考文獻,可以給讀者以啟發(fā)和引導。
③編寫體例簡單,可作為工具書,以供讀者參考。本書適用于從事導電納米復合材料、電子器件研究的專業(yè)科研人員,也可作為材料科學與工程專業(yè)研究生的參考書,其基本理論和知識也完全適用于材料相關專業(yè)的本科生,幫助他們開闊視野,此外對導電納米材料感興趣的讀者亦可從中得到諸多啟發(fā)。
在編著過程中,參考了一些中文期刊和碩博論文資料,同時引用了大量的參考文獻,在此一并致謝中國知網數(shù)據(jù)庫,以及 Nature、Science、ACS、RSC、Elsevier和 Willey等英文數(shù)據(jù)庫。此外,本書得到了北京印刷學院各級領導、科學技術文獻出版社相關人員的大力支持,得到了南昌大學張小勇教授的指導,以及北京印刷學院胡堃老師等多位同事的幫助,謹此對他們表示誠摯的謝意。本書的出版,受到國家自然科學基金、北京市教委“綠色印刷與出版技術協(xié)同創(chuàng)新中心”項目的經費資助,在此表示感謝。*后,還要感謝我的家人對我工作的支持,沒有他們,就沒有本書的順利完稿。
納米材料和納米技術涉及面廣,限于筆者研究水平和認知程度,對于不同概念的理解,特別是文獻標注方面,必然存在不詳、不妥之處,期待專家、讀者批評指正,以便今后逐步完善。
章 概論
1.1 導電材料
1.1.1 導電材料的定義
1.1.2 導電材料的分類
1.2 復合材料與導電復合材料
1.2.1 復合材料的定義
1.2.2 復合材料的命名
1.2.3 復合材料的分類
1.2.4 導電復合材料
1.3 納米復合材料
1.4 導電納米復合材料
第二章 聚合物基導電納米復合材料
2.1 結構型導電高分子基復合材料
2.1.1 共軛體系高分子的結構
2.1.2 共軛體系高分子的導電機制
2.1.3 共軛體系高分子的制備方法
2.1.4 結構型導電高分子基復合材料的制備及應用
2.2 復合型導電高分子材料
2.2.1 能填料
2.2.2 復合型導電高分子材料的導電機制及影響因素
2.2.3 復合型導電高分子材料的制備方法
2.2.4 復合型導電高分子材料的應用
2.3 纖維素基導電復合材料
2.3.1 纖維素
2.3.2 纖維素基導電復合材料
2.3.3 纖維素基導電復合材料的應用
參考文獻
第三章 碳基導電納米復合材料
3.1 石墨烯基導電納米復合材料
3.1.1 石墨烯的結構
3.1.2 石墨烯的性能
3.1.3 石墨烯的制備
3.1.4 石墨烯基導電納米復合材料的制備
3.1.5 石墨烯基導電納米復合材料的應用
3.2 碳納米管基導電復合材料
3.2.1 碳納米管的結構
3.2.2 碳納米管的性能
3.2.3 碳納米管的制備
3.2.4 碳納米管基導電復合材料的制備
3.2.5 碳納米管基導電復合材料的應用
3.3 活性炭基導電復合材料
3.3.1 活性炭結構及性質
3.3.2 活性炭的制備
3.3.3 活性炭基導電復合材料的制備
3.3.4 活性炭基導電復合材料的應用
3.4 有序介孔碳基導電復合材料
3.4.1 有序介孔碳的結構及性能
3.4.2 有序介孔碳的制備方法
3.4.3 有序介孔碳基導電復合材料的制備
3.4.4 有序介孔碳基導電復合材料的應用
3.5 富勒烯基導電復合材料
3.5.1 富勒烯的結構
3.5.2 富勒烯的性質
3.5.3 富勒烯的制備方法
3.5.4 富勒烯基導電納米復合材料
3.5.5 富勒烯基導電納米復合材料的應用
3.6 碳纖維基導電復合材料
3.6.1 碳纖維的結構
3.6.2 碳纖維的性能
3.6.3 碳纖維(PAN基)的制備工藝
3.6.4 碳纖維基復合材料
3.6.5 碳纖維基導電復合材料的應用
3.7 覆復合材料
參考文獻
第四章 新型二維納米材料基導電復合材料
4.1 過渡金屬硫化物基導電復合材料
4.1.1 過渡金屬硫化物的結構
4.1.2 過渡金屬硫化物的性質
4.1.3 過渡金屬硫化物的制備方法
4.1.4 過渡金屬硫化物基導電復合材料的制備方法
4.1.5 過渡金屬硫化物基導電復合材料的應用
4.2 過渡金屬碳/氮化物基導電復合材料
4.2.1 過渡金屬碳/氮化物的結構
4.2.2 過渡金屬碳/氮化物的性質
4.2.3 過渡金屬碳/氮化物的制備方法
4.2.4 過渡金屬碳/氮化物基導電復合材料的制備方法
4.2.5 過渡金屬碳/氮化物基導電復合材料的應用
4.3 金屬-有機框架材料基導電復合材料
4.3.1 金屬-有機框架材料的結構及特點
4.3.2 金屬-有機框架材料的分類
4.3.3 金屬-有機框架材料的性質
4.3.4 金屬-有機框架材料的制備方法
4.3.5 金屬-有機框架材料基導電復合材料的制備方法
4.3.6 金屬-有機框架材料基導電復合材料的應用
4.4 石墨相氮化碳基導電復合材料
4.4.1 石墨相氮化碳(g-C3N4)的結構
4.4.2 石墨相氮化碳(g-C3N4)的性質
4.4.3 石墨相氮化碳(g-C3N4)的制備方法
4.4.4 g-C3N4基導電復合材料
4.4.5 g-C3N4基導電復合材料的應用
4.5 層狀雙金屬氫氧化物(Layered Double Hydroxide, LDHs)基復合材料
4.5.1 LDHs的結構
4.5.2 LDHs的性質
4.5.3 LDHs基復合材料的制備方法
4.5.4 LDHs基復合材料的應用
4.6 黑磷(Black Phosphorus, BP)基復合材料
4.6.1 BP的結構
4.6.2 BP的性質
4.6.3 BP基復合材料的制備方法
4.6.4 BP基復合材料的應用
參考文獻
第五章 聚合物基介電復合材料
5.1 介電材料的極化理論
5.2 介電材料的性能參數(shù)
5.3 常用介電材料
5.3.1 陶瓷介電材料
5.3.2 聚合物介電材料
5.3.3 聚合物基介電復合材料
5.4 聚合物基介電復合材料的理論模型
5.4.1 界面結構模型
5.4.2 介電常數(shù)計算模型
5.5 影響聚合物基復合材料介電性能的因素
5.5.1 填料粒子的尺
5.5.2 填料粒子的形貌
5.5.3 填料粒子的表面改性
5.6 聚合物基介電復合材料
5.6.1 陶瓷填料
5.6.2 導電填料
5.6.3 聚合物基多層膜結構設計
5.7 聚合物基介電復合材料的制備方法
5.7.1 固相加工法
5.7.2 液相加工法
5.8 聚合物基介電復合材料的應用
5.8.1 有機場效應晶體管
5.8.2 嵌入式電容器
5.8.3 儲能元件
5.8.4 可穿戴設備
參考文獻