從功能特性的角度來看,復(fù)合材料可分為電、磁、聲、光、熱、摩擦、阻尼、防彈和輻射等功能復(fù)合材料。其中,導(dǎo)電復(fù)合材料包括聚合物基導(dǎo)電復(fù)合材料、壓電復(fù)合材料、陶瓷基導(dǎo)電復(fù)合材料、水泥基導(dǎo)電復(fù)合材料、金屬基導(dǎo)電復(fù)合材料、超導(dǎo)復(fù)合材料和導(dǎo)電納米復(fù)合材料。近年來,隨著納米材料與納米技術(shù)的飛躍式發(fā)展,不斷涌現(xiàn)出新型的導(dǎo)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(dǎo)電納米材料很難滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。因此,通過將兩種或兩種以上納米材料進(jìn)行復(fù)合,利用各組分之間的協(xié)同效應(yīng),避免各成分的缺陷,實(shí)現(xiàn)取長(zhǎng)補(bǔ)短的效果。為了充分展示國(guó)內(nèi)外導(dǎo)電納米復(fù)合材料的*成果,筆者基于 10多年的科研基礎(chǔ)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)編寫了本書。
與復(fù)合材料相同,導(dǎo)電納米復(fù)合材料通常由兩種材料組成,一種是基體材料,其特點(diǎn)是連續(xù)相;另一種是功能體材料,其特點(diǎn)是分散相。本書根據(jù)基體材料的不同進(jìn)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(fù)合材料。我們知道,導(dǎo)電納米復(fù)合材料應(yīng)用于電子器件構(gòu)建時(shí),通常也會(huì)用到介電材料,故在本書中一并撰寫了介電復(fù)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(jié)構(gòu)、性質(zhì)和制備方法,其中在說明材料的性質(zhì)時(shí),尤其關(guān)注材料的導(dǎo)電性;接下來介紹以該材料為基體的復(fù)合材料,通過查閱大量資料,重點(diǎn)撰寫多種復(fù)合材料的制備方法及應(yīng)用領(lǐng)域。本書具有以下特點(diǎn):
①涉及面較廣。無論是單一材料種類、性質(zhì)和制備方法,還是復(fù)合材料種類,制備方法和應(yīng)用領(lǐng)域均非常全面。
②引用文獻(xiàn)較多。幾乎每一部分內(nèi)容都引用 1~ 3篇相應(yīng)的參考文獻(xiàn),可以給讀者以啟發(fā)和引導(dǎo)。
③編寫體例簡(jiǎn)單,可作為工具書,以供讀者參考。本書適用于從事導(dǎo)電納米復(fù)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(xué)與工程專業(yè)研究生的參考書,其基本理論和知識(shí)也完全適用于材料相關(guān)專業(yè)的本科生,幫助他們開闊視野,此外對(duì)導(dǎo)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(shí)引用了大量的參考文獻(xiàn),在此一并致謝中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù),以及 Nature、Science、ACS、RSC、Elsevier和 Willey等英文數(shù)據(jù)庫(kù)。此外,本書得到了北京印刷學(xué)院各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)、科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社相關(guān)人員的大力支持,得到了南昌大學(xué)張小勇教授的指導(dǎo),以及北京印刷學(xué)院胡堃老師等多位同事的幫助,謹(jǐn)此對(duì)他們表示誠(chéng)摯的謝意。本書的出版,受到國(guó)家自然科學(xué)基金、北京市教委“綠色印刷與出版技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心”項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)資助,在此表示感謝。*后,還要感謝我的家人對(duì)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(shù)涉及面廣,限于筆者研究水平和認(rèn)知程度,對(duì)于不同概念的理解,特別是文獻(xiàn)標(biāo)注方面,必然存在不詳、不妥之處,期待專家、讀者批評(píng)指正,以便今后逐步完善。
章 概論
1.1 導(dǎo)電材料
1.1.1 導(dǎo)電材料的定義
1.1.2 導(dǎo)電材料的分類
1.2 復(fù)合材料與導(dǎo)電復(fù)合材料
1.2.1 復(fù)合材料的定義
1.2.2 復(fù)合材料的命名
1.2.3 復(fù)合材料的分類
1.2.4 導(dǎo)電復(fù)合材料
1.3 納米復(fù)合材料
1.4 導(dǎo)電納米復(fù)合材料
第二章 聚合物基導(dǎo)電納米復(fù)合材料
2.1 結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子基復(fù)合材料
2.1.1 共軛體系高分子的結(jié)構(gòu)
2.1.2 共軛體系高分子的導(dǎo)電機(jī)制
2.1.3 共軛體系高分子的制備方法
2.1.4 結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子基復(fù)合材料的制備及應(yīng)用
2.2 復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料
2.2.1 能填料
2.2.2 復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料的導(dǎo)電機(jī)制及影響因素
2.2.3 復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料的制備方法
2.2.4 復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料的應(yīng)用
2.3 纖維素基導(dǎo)電復(fù)合材料
2.3.1 纖維素
2.3.2 纖維素基導(dǎo)電復(fù)合材料
2.3.3 纖維素基導(dǎo)電復(fù)合材料的應(yīng)用
參考文獻(xiàn)
第三章 碳基導(dǎo)電納米復(fù)合材料
3.1 石墨烯基導(dǎo)電納米復(fù)合材料
3.1.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)
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(dǎo)電納米復(fù)合材料的制備
3.1.5 石墨烯基導(dǎo)電納米復(fù)合材料的應(yīng)用
3.2 碳納米管基導(dǎo)電復(fù)合材料
3.2.1 碳納米管的結(jié)構(gòu)
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(dǎo)電復(fù)合材料的制備
3.2.5 碳納米管基導(dǎo)電復(fù)合材料的應(yīng)用
3.3 活性炭基導(dǎo)電復(fù)合材料
3.3.1 活性炭結(jié)構(gòu)及性質(zhì)
3.3.2 活性炭的制備
3.3.3 活性炭基導(dǎo)電復(fù)合材料的制備
3.3.4 活性炭基導(dǎo)電復(fù)合材料的應(yīng)用
3.4 有序介孔碳基導(dǎo)電復(fù)合材料
3.4.1 有序介孔碳的結(jié)構(gòu)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(dǎo)電復(fù)合材料的制備
3.4.4 有序介孔碳基導(dǎo)電復(fù)合材料的應(yīng)用
3.5 富勒烯基導(dǎo)電復(fù)合材料
3.5.1 富勒烯的結(jié)構(gòu)
3.5.2 富勒烯的性質(zhì)
3.5.3 富勒烯的制備方法
3.5.4 富勒烯基導(dǎo)電納米復(fù)合材料
3.5.5 富勒烯基導(dǎo)電納米復(fù)合材料的應(yīng)用
3.6 碳纖維基導(dǎo)電復(fù)合材料
3.6.1 碳纖維的結(jié)構(gòu)
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(fù)合材料
3.6.5 碳纖維基導(dǎo)電復(fù)合材料的應(yīng)用
3.7 覆復(fù)合材料
參考文獻(xiàn)
第四章 新型二維納米材料基導(dǎo)電復(fù)合材料
4.1 過渡金屬硫化物基導(dǎo)電復(fù)合材料
4.1.1 過渡金屬硫化物的結(jié)構(gòu)
4.1.2 過渡金屬硫化物的性質(zhì)
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(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法
4.1.5 過渡金屬硫化物基導(dǎo)電復(fù)合材料的應(yīng)用
4.2 過渡金屬碳/氮化物基導(dǎo)電復(fù)合材料
4.2.1 過渡金屬碳/氮化物的結(jié)構(gòu)
4.2.2 過渡金屬碳/氮化物的性質(zhì)
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(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法
4.2.5 過渡金屬碳/氮化物基導(dǎo)電復(fù)合材料的應(yīng)用
4.3 金屬-有機(jī)框架材料基導(dǎo)電復(fù)合材料
4.3.1 金屬-有機(jī)框架材料的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
4.3.2 金屬-有機(jī)框架材料的分類
4.3.3 金屬-有機(jī)框架材料的性質(zhì)
4.3.4 金屬-有機(jī)框架材料的制備方法
4.3.5 金屬-有機(jī)框架材料基導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法
4.3.6 金屬-有機(jī)框架材料基導(dǎo)電復(fù)合材料的應(yīng)用
4.4 石墨相氮化碳基導(dǎo)電復(fù)合材料
4.4.1 石墨相氮化碳(g-C3N4)的結(jié)構(gòu)
4.4.2 石墨相氮化碳(g-C3N4)的性質(zhì)
4.4.3 石墨相氮化碳(g-C3N4)的制備方法
4.4.4 g-C3N4基導(dǎo)電復(fù)合材料
4.4.5 g-C3N4基導(dǎo)電復(fù)合材料的應(yīng)用
4.5 層狀雙金屬氫氧化物(Layered Double Hydroxide, LDHs)基復(fù)合材料
4.5.1 LDHs的結(jié)構(gòu)
4.5.2 LDHs的性質(zhì)
4.5.3 LDHs基復(fù)合材料的制備方法
4.5.4 LDHs基復(fù)合材料的應(yīng)用
4.6 黑磷(Black Phosphorus, BP)基復(fù)合材料
4.6.1 BP的結(jié)構(gòu)
4.6.2 BP的性質(zhì)
4.6.3 BP基復(fù)合材料的制備方法
4.6.4 BP基復(fù)合材料的應(yīng)用
參考文獻(xiàn)
第五章 聚合物基介電復(fù)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(fù)合材料
5.4 聚合物基介電復(fù)合材料的理論模型
5.4.1 界面結(jié)構(gòu)模型
5.4.2 介電常數(shù)計(jì)算模型
5.5 影響聚合物基復(fù)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(fù)合材料
5.6.1 陶瓷填料
5.6.2 導(dǎo)電填料
5.6.3 聚合物基多層膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.7 聚合物基介電復(fù)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(fù)合材料的應(yīng)用
5.8.1 有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管
5.8.2 嵌入式電容器
5.8.3 儲(chǔ)能元件
5.8.4 可穿戴設(shè)備
參考文獻(xiàn)