负责人：陈庆云   

所在学院：能动学院  

项目介绍：  

随着科学技术的进步，特别是电子工业、信息技术等的迅速发展，对于具有导电功能的高分子材料的需求愈来愈迫切。世界各国无论是学术界还是产业界都在积极地对这一新兴功能材料进行研究与开发。通过掺入导电填料使绝缘的高分子材料获得导电性是一种实用、简便而经济的制备复合材料的方法。早在20世纪60年代，国际上就已开始对复合导电高分子材料进行研究，并在70年代中期开始了工业化生产和应用，发展速度异常迅猛。近几年来，由于纳米碳纤维易于实现工业化生产，除了它拥有优良的力学性能和热学性能外，还具有独特的电学性能，因此它在复合材料领域有广阔的应用前景。  

本项目解决了纳米碳纤维在高分子溶液中的分散问题，制备了碳纳米管/超高分子量聚乙烯，碳纳米管/超高分子量聚丙烯，碳纳米管/聚乙烯醇，碳纤维/聚乙烯等复合材料。通过对聚合物与碳纤维的凝胶复合膜进行超延伸的处理，形成碳纤维与聚合物分子链同时高度取向的结构，在提高材料的力学性能的同时，保持了材料良好的导电性。  

成功地制备了一系列高模量、高导电率的功能性超高分子量聚乙烯复合材料。当碳纳米管含量为15wt%时,干燥的碳纳米管/超高分子量聚乙烯复合材料可拉长100倍,室温下其杨氏模量达到58GPa,导电率为10-3S/cm;且在室温至150℃区间的多次加热-冷却循环中,其导电率表现出很好的稳定性。第三组分结构中的极性基团能提高碳纳米管与超高分子量聚乙烯两相的相容性及最终复合材料的综合性能。  

制备的碳纤维/聚乙烯复合材料具有较强的PTC效应，即材料的电阻率在相对较低温度范围内基本保持不变，而当温度达到材料的特定转变温度（居里温度）附近时，电阻率在几度或几十度狭窄的温度范围内发生突变，电阻率的迅速增加可以减小或切断电流，达到自控温效果，是一种具有很好的热温度性能的开关材料 ，可以在石油化工、医疗卫生、生活日用、电子工业、航空、军事等各个领域被应用。