文档介绍：聚氨酯基碳纳米复合材料的制备及其光驱
动性的研究

Reasearch on Preparation of Polyurethane-
based Carbon posites and Their
Light Actuation Behavior

学科专业:材料学
研究生:郭海强
指导教师:封伟教授

天津大学材料科学与工程学院
二零一二年十二月
独创性声明

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摘要

形状记忆高分子(SMP)作为一种新型的智能材料在智能织物、驱动材料、
医疗设备、微系统等各个领域得到了广泛的应用。SMP 的形状记忆功能主要源
于热、光、电、磁和湿度等外界条件的响应,其中光诱导方法因具有环保、安全、
远程和无线控制等一系列优点,使得光致 SMP 得到了广泛关注。
本文首先通过表面修饰结合氧化还原的方法分别制备了磺化石墨烯
(GO-SO3H)T-SO3H)。利用溶液共混法,将 GO-SO3H 和
CNT-SO3H 作为混合填料添加到热塑性聚氨酯(TPU)中,制备了一系列具有光
驱动特性的 TPU/GO-T-SO3H 复合材料。主要研究了 GO-SO3H 和
CNT-SO3H 的不同比例及其微观分散状态对于复合材料的导热性和光驱动性等
性能的影响。
结果显示 GO-SO3H T-SO3H 具有较完整的碳原子共轭结构,且能在
TPU 基体中均匀分散。GO-SO3H T-SO3H 能有效的将光能转换成热能,使
得 TPU 复合材料呈现出明显的光驱动性能。相比于 TPU/GO-SO3H 和
T-SO3H 复合材料,GO-T-SO3H 混合填料能在 TPU 内部形成具
有架桥结构的三维微观网络形貌,更有效的提高复合材料的导热性,从而显著改
善其光驱动性能,同时复合材料的能量密度都超过了 1000 J/g。当 GO-SO3H 和
CNT-SO3H 质量比为 3:1 时,TPU/GO-T-SO3H 复合材料的导热率最高,
达到了 W/m·K,表现出最佳的光驱动性,在 s 内能将 g 的重物
提升 cm,其对应的能量密度为 1141 J/g。

关键词:石墨烯碳纳米管热塑性聚氨酯导热性光驱动性
ABSTRACT
Shape memory polymers (SMP) as an emerging class of smart polymers are widely
used in a variety of fields, including smart textiles, actuators, intelligent medical
devices and micro-systems. The heat, light, electric field, ic field and moisture
mon external stimulus to shape memory of SMP. The light-induced SMP have
drawn the considerable attention because the light is environmental friendly, safe and
available to remote and wireless control.
In this paper, the sulfonated graphene (GO-SO3H) and sulfonated carbon nanotube
(CNT-SO3H)