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石墨烯透明导电薄精品文档30页
主要内透明导电薄膜的制备方法 4.应用展望
= 380— 780nm
1.1透明导电薄膜概念及应用
透明导电薄膜（TCFs transparent conducting films）是
指在可见光区（ = 380— 780nm）有较高的透光率
3.1CVD-用Cu作为基底
Srivastava等采用CVD法在Cu箔上沉积石墨烯 膜，得到连续的单层和多层的石墨烯膜，与其 它小组不同的是他们采用的前体不是气体而是 液相前体乙烷，如下图所示。基于液相前体的 方法开创了一种便宜、方便的制备石墨烯薄膜 的方法。采用含有各种掺杂的有机溶剂作前体 可以制备掺杂的石墨烯薄膜。
（例如可弯曲的LCD、有机太阳能电池）的性能要求。 （3）ITO的制备方法（例如喷镀、蒸发、脉冲激
光沉积、电镀）费用高昂。
2.1石墨烯的优良特性
自2019年第一次制备得到独立的单层石墨烯 以来，吸引了众多科学家对石墨烯的研究，石 墨烯已经成为材料及凝聚态物理领域一颗闪耀 的新星。
石墨烯独特的二位晶体结构，赋予了它独特的 性能，研究发现，石墨烯具有优良的机械性能， 杨氏模量约1000GPa，同时由于其特殊的能 带结构，石墨烯也表现出许多优良的的电学性 质。
（Tavg大于80%），并且有优良的导电性，电阻率可以 达到一下10-5*m的薄膜材料。 透明导电薄膜是许多光电子器件的重要组成部分，例如 液晶显示器（LCD），有机太阳能电池，有机发光二极 管（OLCD）等。 常用的透明导电薄膜包括金属膜、氧化物膜（主要是指 铟锡氧化物（ITO））、有机高分子膜、复合膜等
2.2石墨烯优良的光电性质
一、优良的电学性质：
1、研究表明，石墨烯电子传导速率可8*105m*s-1
达
，
= 380— 780nm
1.1透明导电薄膜概念及应用
透明导电薄膜（TCFs transparent conducting films）是
指在可见光区（ = 380— 780nm）有较高的透光率
3.1CVD-用Cu作为基底
Srivastava等采用CVD法在Cu箔上沉积石墨烯 膜，得到连续的单层和多层的石墨烯膜，与其 它小组不同的是他们采用的前体不是气体而是 液相前体乙烷，如下图所示。基于液相前体的 方法开创了一种便宜、方便的制备石墨烯薄膜 的方法。采用含有各种掺杂的有机溶剂作前体 可以制备掺杂的石墨烯薄膜。
（例如可弯曲的LCD、有机太阳能电池）的性能要求。 （3）ITO的制备方法（例如喷镀、蒸发、脉冲激
光沉积、电镀）费用高昂。
2.1石墨烯的优良特性
自2019年第一次制备得到独立的单层石墨烯 以来，吸引了众多科学家对石墨烯的研究，石 墨烯已经成为材料及凝聚态物理领域一颗闪耀 的新星。
石墨烯独特的二位晶体结构，赋予了它独特的 性能，研究发现，石墨烯具有优良的机械性能， 杨氏模量约1000GPa，同时由于其特殊的能 带结构，石墨烯也表现出许多优良的的电学性 质。
（Tavg大于80%），并且有优良的导电性，电阻率可以 达到一下10-5*m的薄膜材料。 透明导电薄膜是许多光电子器件的重要组成部分，例如 液晶显示器（LCD），有机太阳能电池，有机发光二极 管（OLCD）等。 常用的透明导电薄膜包括金属膜、氧化物膜（主要是指 铟锡氧化物（ITO））、有机高分子膜、复合膜等
2.2石墨烯优良的光电性质
一、优良的电学性质：
1、研究表明，石墨烯电子传导速率可8*105m*s-1
达
，
导电高分子材料通用课件
性。
加工性能
要点一
总结词
加工性能是导电高分子材料的另一个重要性能参数，它决 定了材料在加工过程中的可加工性和加工效果。
要点二
详细描述
加工性能包括材料的熔融流动性、热稳定性、可塑性和延 展性等。良好的加工性能能够保证导电高分子材料在加工 过程中具有良好的可加工性和加工效果，从而提高材料的 实用性和生产效率。
导电高分子材料通用课件
目 录
• 导电高分子材料的导电机理 • 导电高分子材料的制备方法 • 导电高分子材料的性能参数 • 导电高分子材料的发展趋势与挑战
目 录
• 导电高分子材料在新能源领域的应 • 导电高分子材料在智能材料与器件
01
CATALOGUE
导电高分子材料简介
导电高分子材料的定义
总结词
详细描述
聚合物共混法是通过将导电高分子材料与非 导电高分子材料混合，制备成复合材料的方 法。这种方法可以充分利用各种高分子材料 的优点，制备出性能优异的复合材料，但需 要解决相容性问题，以保证良好的导电性能。
04
CATALOGUE
导电高分子材料的性能参数
电导 率
总结词
电导率是导电高分子材料最重要的性 能参数之一，它决定了材料的导电能 力和效率。
物理掺杂法
总结词
通过物理方式将导电物质掺入高分子材料中， 使其获得导电性能的方法。
详细描述
物理掺杂法是一种简单易行的方法，通过将 导电物质如碳黑、石墨烯、金属纳米颗粒等 掺入高分子材料中，使其获得导电性能。这 种方法工艺简单，成本低，但导电性能受掺 杂物质种类和含量影响较大。
聚合物共混法
总结词
将导电高分子材料与非导电高分子材料混合， 形成具有导电性能的复合材料的方法。
加工性能
要点一
总结词
加工性能是导电高分子材料的另一个重要性能参数，它决 定了材料在加工过程中的可加工性和加工效果。
要点二
详细描述
加工性能包括材料的熔融流动性、热稳定性、可塑性和延 展性等。良好的加工性能能够保证导电高分子材料在加工 过程中具有良好的可加工性和加工效果，从而提高材料的 实用性和生产效率。
导电高分子材料通用课件
目 录
• 导电高分子材料的导电机理 • 导电高分子材料的制备方法 • 导电高分子材料的性能参数 • 导电高分子材料的发展趋势与挑战
目 录
• 导电高分子材料在新能源领域的应 • 导电高分子材料在智能材料与器件
01
CATALOGUE
导电高分子材料简介
导电高分子材料的定义
总结词
详细描述
聚合物共混法是通过将导电高分子材料与非 导电高分子材料混合，制备成复合材料的方 法。这种方法可以充分利用各种高分子材料 的优点，制备出性能优异的复合材料，但需 要解决相容性问题，以保证良好的导电性能。
04
CATALOGUE
导电高分子材料的性能参数
电导 率
总结词
电导率是导电高分子材料最重要的性 能参数之一，它决定了材料的导电能 力和效率。
物理掺杂法
总结词
通过物理方式将导电物质掺入高分子材料中， 使其获得导电性能的方法。
详细描述
物理掺杂法是一种简单易行的方法，通过将 导电物质如碳黑、石墨烯、金属纳米颗粒等 掺入高分子材料中，使其获得导电性能。这 种方法工艺简单，成本低，但导电性能受掺 杂物质种类和含量影响较大。
聚合物共混法
总结词
将导电高分子材料与非导电高分子材料混合， 形成具有导电性能的复合材料的方法。
有机导电材料-聚苯胺PPT
其他改性方法
其他改性方法包括交联改性、接枝改性、纳米改性等，这些方法可以改善聚苯胺的性能和拓宽其应用 领域。
交联改性是指通过化学反应使聚苯胺分子之间形成三维网络结构，提高其热稳定性和力学性能；接枝 改性是指将其他功能性基团连接到聚苯胺分子上，以改善其性能和拓宽其应用领域；纳米改性是指将 聚苯胺与纳米材料复合，利用纳米材料的特性改善聚苯胺的性能。
详细描述
模板法是一种制备具有特定形貌和结构聚苯胺材料的方法。通过使用不同的模板，如聚合物、无机物 或生物分子等，可以控制聚苯胺的聚合过程，从而得到具有特定结构和形貌的聚苯胺材料。该方法可 以制备出高性能的聚苯胺材料。
其他合成方法
总结词
除了上述三种方法外，还有一些其他合 成聚苯胺的方法，如光化学合成法、热 引发聚合等。
加强与其他学科的合作，推动聚苯胺在交叉学科领域 的应用和发展。
标准化与规范化
建立聚苯胺的标准化和规范化体系，促进其产业的健 康发展。
感谢观看
THANKS
此外，聚苯胺还可以作为药物载体和 生物医学成像剂等生物医学领域的应 用。
由于聚苯胺具有优异的电导率和环境稳 定性，它也被广泛应用于燃料电池、锂 离子电池和超级电容器等能源领域。
02
聚苯胺的导电机理
聚苯胺的导电性能
聚苯胺是一种具有导电性能的有机高分子材料，其导电性能 可以通过掺杂实现可调。在掺杂状态下，聚苯胺具有良好的 导电性和电化学活性，被广泛应用于传感器、电池、电容器 等领域。
03
聚苯胺的合成方法
化学氧化法
总结词
通过氧化剂如过硫酸铵、过氧化氢等引发，使苯胺单体在适当的溶剂中进行聚合，得到 聚苯胺。
详细描述
化学氧化法是最常用的聚苯胺合成方法之一。在适当的反应条件下，使用氧化剂引发苯 胺单体的聚合反应，通常在有机溶剂中进行，如甲酸、水、甲醇等。该方法操作简便，
透明导电膜介绍PPT课件
ZnO 晶體結構及特性(6/6)
製造氧化鋅薄膜的方法很多，在薄膜的製 程方面有相當多的方法可以成長ZnO 膜， 如有機金屬化學氣相沉積法(MOCVD)、 分子束磊晶法(MBE)、脈衝雷射沉積法 (PLD)、熱分解法(Spray pyrolysis)以及濺 鍍法(Sputtering)等等；隨著製程條件的不同， ZnO 薄膜也呈現出不同的材料特性。
光電陶瓷-
透明導電膜
指導教授：劉依政 教授 學生：籃耿晃 學號：G950K020
透明導電膜介紹(1/4)
隨著光電產業的快速發展，各種材料不斷 被開發，而透明導電膜是近年來產業應用 最多的新材料，它可以應用在液晶顯示器 (liquid crystal display，LCD)、電漿顯示器 (plasma display panel，PDP)、LED、OLED、 光偵測器、太陽能電池等。
濺鍍製程(1/3)
利用濺鍍系統製作IZO 薄膜，此系統由電 源供應器產生射頻信號(13.56MHz)傳送至 靶材與基板所在的真空系統中，藉由解離 真空系統中的氣體，而使解離的陽離子轟 擊靶材(target)，靶材的原子於是被濺鍍而出， 附著在基板上完成鍍膜的動作。
濺鍍系統示意圖
濺鍍製程(2/3)
濺射(RF sputtering)原理(1/2)
氣體在特殊環境的條件下，會由氣體分子 分解為原子，再解離為帶電離子或者電子團， 且維持電中性的狀態，而這些離子化的氣 體就稱為電漿(Plasma)。射頻電漿的產生， 當交流電壓加於電極時，在較高的頻 率下電極將隨時處於非飽和狀態，使得電 極間主要粒子的撞擊反應得以進行，電漿 因此而產生並得以維持。
在上述製程中牽涉到的變數相當廣，包 括通入的氣體種類、氣體流量、混合的 氣體比例、系統壓力、濺鍍功率⋯ 等。 所以在鍍膜時需對這些參數同時監控， 以維持在穩定的條件。
石墨烯透明导电薄膜课件
4.2 石墨氧化-还原法 天然石墨片首先经过化学强氧化得到边缘含有羧基、羟基而层间含有 羰基和环氧等含氧基团的氧化石墨 (Graphite Oxide，GO)，这些基团的 存在增大了石墨层间距同时也增强其亲水性能，再通过超声波分散，得 到单原子层厚度的GO，最后用化学还原将石墨烯氧化物还原成石墨烯。 这种方法可以得到独立的单层石墨烯片悬浮液，产量高，目前应用广泛。 (1)单层石墨烯氧化物的制备 石墨的氧化方法主要包括Hummers、Brodie和Staudenmaier 3种方Байду номын сангаас， Hummers 氧化法相对其他两种方法安全性较高，因此也是目前最常用的 制备氧化石墨的方法。它们都是将强酸的小分子插入石墨层间来增加层 间距，然后再用强氧化剂(如KMnO4等)对其进行氧化，表面的功能基团可 以降低层与层之间的范德华力，最后通过超声分散，得到单层或少数几 层的石墨烯氧化物。
(2) 石墨烯氧化物的还原 石墨烯氧化物的还原方法可归纳为化学还原法、热还原法、电化学还 原法等。 化学还原法中常用的还原剂有肼、硼氢化钠、苯肼、氢碘酸、对苯二 酚、二元胺、氨基酸等，该方法基于溶液相操作，反应条件温和，但在 氧化过程中由于化学键断裂产生的缺陷难以恢复，因而其导电性能难以 达到理论值。 热还原法是在氮气或氩气等惰性气氛中，对石墨烯氧化物进行快速高 温热处理，需要高温还原，使部分含氧基团热解生成CO2释放，最后得到 石墨烯。 电化学还原方法是将涂覆有石墨烯氧化物的基底置于磷酸盐缓冲溶液 中，将工作电极直接与石墨烯氧化物膜接触，控制扫描电位，即可将石 墨氧化物还原成石墨烯。
(3) 单层石墨烯的分散 由于石墨烯本身的强疏水作用，还原石墨烯氧化物后得到的产物 (Ｒ GO)容易发生团聚而影响进一步的应用。为了破环石墨层间的范德华作用 力，更好地实现剥离，提高ＲGO的分散性，研究者通常先对石墨烯氧化 物进行修饰，然后再进行还原。 其中化学修饰主要可归纳为3种:共价键修饰、非共价键修饰和离子修 饰。 共价键修饰:以石墨烯氧化物边缘的羧基为活性基团，与带氨基的化 合物如脂肪胺、芳香胺或氨基酸等反应，最后可得到功能化的石墨烯氧 化物，能很好的分散到有机溶剂(THF)、极性非质子性溶剂(如DMF、NMP、 DMAc)中，并且有较好的热稳定性。 非共价键修饰:因为石墨烯具有大的π 共轭体系，可与具有共轭体系 的小分子或高分子通过π -π 相互作用增强其溶解性或者分散性。 金属颗粒及金属离子修饰 :用贵金属离子或者纳米粒子修饰石墨烯， 金属粒子作为阻隔物，可降低石墨烯层间的π -π 堆积作用，而金属离子 之间的静电排斥作用也可以阻止石墨烯的团聚。
导电高分子材料聚吡咯 ppt课件
导电高分子的分类
所谓导电高分子是由具有共轭π键的高 分子经化学或电化学“掺杂”使其由绝 缘体转变为导体的一类高分子材料。它 完全不同于由金属或碳粉末与高分子共 混而制成的导电塑料。
ppt课件
5
材料和组成
结构性（本身 固有导电性）
复合型（本身 不具有导电性）
聚乙烯、聚吡 咯、聚苯胺等
导电涂料、导 电橡胶等
ppt课件
15
影响电化学合成法制备的PPy导电性的 因素主要有掺杂剂、介质的选择、反应 体系的理化性质等。
ppt课件
16
掺杂剂：经实验表明但吡咯单体和电解 液的浓度分别为0.2和0.3mol/L，温度为 0℃，电流密度为0.3mA/cm2 时，
ppt课件
17
介质的选择：
ppt课件
18
反应体系的理化性质：包括反应温度、 pH 值、电压、电流密度等对PPy 的导电 性也有不同程度的影响。大量研究表明， 随反应温度提高、PH值的升高PPy 的导 电率反而下降。
ppt课件
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
电化学合成法是通过控制电化学氧化聚合条件含吡咯单体的电解液支持电解质和溶剂聚合电位电流和温度等在电极上沉积为导电ppy薄膜影响电化学合成法制备的ppy导电性的因素主要有掺杂剂介质的选择反应体系的理化性质等
导电高分子材料聚吡咯
ppt课件
1
柔性透明导电薄膜及相关显示器件.ppt
John B. Goodenough
1922年生于德国。二战之前就读于美国名校Yale大学，二 战后在芝加哥大学读物理硕士。博士期间攻读的固体物理，毕
业之后到了MIT的美国空军林肯实验室开始了固态化学的学习 和研究。上世纪70年代，出于为不发达国家提供能源的美好心 愿，开始转向能源方面的研究。研究中发现了嵌Li过程中尖晶 石结构和rock-salt结构之间的相互转化，同时结合具有稳定的 骨架结构的聚阴离子型的材料，如硫酸盐、磷酸盐、硅酸盐、
J-M. Tarascon
Jean-Marie Tarascon教授是发明聚合物锂离 子电池的鼻祖，他开创了将软包装应用于锂电池 的先例从而使得聚合物锂离子电成为目前的主流 电池产品。
Tarascon教授于1980年在美国康奈尔大学毕业， 后在法国波尔多大学获得固态化学博士学位，之 后他加入举世闻名的美国贝尔实验室。90年代初 期，Tarascon研究小组研制了用于高电位正极材料 的电解液，从而创造了以铝箔包装锰酸锂锂离子
锂电驱动未来
锂离子电池在生活中的应用
应用领域
锂电池在生活中的应用
锂二次电池的产生
1941年出生，于牛津大学 获得BA (1964), MA (1967) 和 Dr (1968)学位，目前 就职于宾汉姆顿大学。
Manley Stanley Whittingham
1972 年，Exxon 公司M. S. Whittingham 首先推出了以金属锂为负极，
当对电池进行充电时，正极的含锂化合物中锂离子脱出，锂 离子经过电解液运动到负极。负极的炭材料呈层状结构，到达 负极的锂离子嵌入到碳层中，形成LixC6，嵌入的锂离子越多
锂离子电池充放电原理
相关发明人
Armand教授是锂离子电池的奠基人之一，是 国际学术和产业界公认的、在电池领域具有原始 创新成果的电池专家。Armand教授主要原创性学 术贡献有：1. 1977年，首次发现并提出石墨嵌锂 化合物作为二次电池的电极材料。在此基础上， 于1980年首次提出“摇椅式电池”概念，成功解 决了锂负极材料的安全性问题。日本Sony公司正 是在此概念指导下，于1990年完成了“摇椅式电 池”从基础研究到产业化的突破，实现了锂离子 电池的应用。2. 1978年，首次提出了高分子固体 电解质应用于锂电池。3. 提出了碳包覆解决磷酸
透明导电薄膜
Cu/AZO薄膜之光電特性分析
圖、Cu/AZO薄膜在不銅基板上之片電阻
圖、Cu/AZO在玻璃基板上改變Cu製程時 間之光穿率曲線圖
Time（sec）
60S
Avg.
Transmittance 79
（％）
80S
100S
120S
180S
79.4
80
84
67
圖、薄膜透光示意圖
AZO/Cu/AZO薄膜之結晶結構分析
圖、為三層薄膜改變五層薄膜製程示意圖
17
2012.11.20
圖、單層、雙層、三層及五層之片電阻圖
圖、單層、雙層、三層及五層之光穿 透率圖
真空工程研究室
18
2012.11.20
氫電漿處理
本實驗欲利用電漿熱處理所給予的熱能及氫離子與氫原子活化 的作用使薄膜結構中的間隙、空缺、晶界等缺陷與薄膜內因離 子半徑的不同所造成的晶格扭曲進行修補與再擴散之行為，使 薄膜結晶性更佳，增加光穿透率與降低電阻率。
著色態
27
2012.11.20
感謝國科會經費支持!
Time（sec） 60S Avg.
Transmittance 81 （％）
80S
100S
120S
180S Time（sec） 60S
Avg.
88
87
75
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Transmittance 81
（％）
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100S
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AZO/Cu/AZO/Cu/AZO薄膜光電特性分析
真空工程研究室
（％）
10
20
30
91.1
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• • 透光率：AZO（掺铝的氧化锌）:20% GZO:50% (200～380nm) 电阻率：AZO:10-2～1O-4Q•cm， GZO的电阻率为1.03•10-5Q•cm
• 邱军等人发明了一种玻璃纤维/石墨烯-碳纳米管/环氧树脂夺位混杂复合材料的制备方法。主要步 骤为首先将石墨烯-碳纳米管表面羧基化，然后引入二元胺，之后再将其分散在环氧树脂基体中， 采用有机酸酐类固化剂，从而形成以共价键相连的多维混杂复合材料结构。
透明导电材料的研究现状
基于石墨烯的掺杂
1
主要内容
• 石墨烯与玻璃掺杂
• 石墨烯与聚氨酯掺杂 • 石墨烯与环氧树脂掺杂
• 其他掺杂方法
2
石墨烯与玻璃掺杂
• 杨斌等人在《石墨烯改性的TCO玻璃的研究》中得到：通过制备氧化锌-石墨烯粉末，然后利用旋
转涂覆的方式制得了GZO。通过表征发现其主要有以下优点：
7
• 于涛通过合成氧化石墨， TDI（甲苯二异氰酸酯） 插层改性氧化石墨，含 功能化石墨烯的水性聚 氨酯分散体的合成，最 终合成了纳米复合材料 薄膜，厚度约 2mm。并 先后测定了PU 薄膜材料 的拉伸强度及断裂伸长 率、导电率与所含石墨 烯含量的变化关系。结 果如右表。
ห้องสมุดไป่ตู้
[8] 于涛.石墨烯/水性聚氨酯纳米复合材料的制备与性能研究[D].合肥工业大学,2013.
6
• 刘丽在毕业论文《聚氨酯基纳米复合材料的制
备和性能研究》中制备了石墨烯、含有可聚合 双键的聚氨酯、聚（氨酯-离子液体）共聚物及
• 孙光伟等人以热塑性聚氨酯(TPU)为基体材料，
石墨烯为填料，利用溶液浇铸法制备了不同配 比的TPU/石墨烯复合材料，并测定了其电学性 能。实验结果发现，热塑性聚氨酯/石墨烯复合 材料的电性能在质量分数为1％～3％的填料量 范围内出现了突变，体积电阻率降低了6个数量 级，具体参数如左表。
[1] 杨斌,门传玲,曹军等.石墨烯改性的TCO玻璃的研究[J].大众科技,2012,14(4):124-126. [2] 同济大学.玻璃纤维／石墨烯-碳纳米管／环氧树脂多维混杂复合材料的制备方法:中国,CN201110168620.2[P].2012-1-4.
3
• Barde, R.V.等人利 用熔融 - 淬冷的方 法制得了钒硼酸盐 玻璃，其通式为 60V2O5–5P2O5– (35-x) B2O3–xGO， 其中，作者制得的 钒硼酸盐玻璃中的x 为0.5，1，2，3， 4mol%，氧化石墨 （GO）则是采用电 化学剥落的方法制 得，最终制得了掺 杂GO的钒硼酸盐玻 璃
4
石 墨 烯 与 玻 璃 掺 杂
• Ian Y.Y. Bu通过溶胶 凝胶法制得了铝掺杂 的氧化锌（AZO）和 还原的氧化石墨烯复 合材料，并通过表征 发现，随着退火温度 的增加，电阻率先下 降然后又上升，具体 情况见左表。
[4] Bu, I.Y.Y., Highly conductive and transparent reduced graphene oxide/aluminium doped zinc oxide nanocomposite for the next generation solar cell applications. Optical Materials, 2013. 36(2): p. 299-303.
TPU/EG，TPU/GO复合材
氧化石墨，当加入 料，通过电性能测定得出:
10wt%时，对于电阻率
的影响仍旧很小。
[9] 陆霞.基于石墨材料的聚乳酸和热塑性聚氨酯复合材料的制备及性能研究[D].青岛科技大学,2011.
• 曹雅坤制备了不同硬段含量聚氨酯/石 墨烯复合材料，通过电化学性能测试 发现：当加入相同含量的石墨烯时，
5
石墨烯与聚氨酯掺杂
• 王闪闪等人采用超声得到氧化石墨烯分散液，利用柠檬酸钠、抗坏血酸、L-半胱氨酸及 硼氢化钠4 种还原剂对氧化石墨烯进行还原，并与水性聚氨酯共混改性从而制备了石墨烯 -水性聚氨酯共混膜。其制得的薄膜参数如下表：
[5]王闪闪,王全杰,曲家乐等.不同还原程度氧化石墨烯-水性聚氨酯共混膜的性能研究[J].炭素技术,2013,32(4):23-26,34.
[3] Barde, R.V. and S.A. Waghuley, Preparation and electrical conductivity of novel vanadate borate glass system containing graphene oxide. Journal of Non-Crystalline Solids, 2013. 376(0): p. 117-125.
硬段含量低的复合材料的导电性要优
于硬段含量高的复合材料。随着导电 填料石墨烯的增加，复合材料进入高 导电区之后，电导率上升 12~13 个数
量级，材料由绝缘体转变为半导体。
[10]曹雅坤.聚氨酯/石墨烯纳米复合材料合成与性能研究[D].北京化工大学,2012.
10
石墨烯与环氧树脂掺杂
• 黄东通过不同的还原方式，将 • N.Y. Yuan等人通过制得氧化石墨 制得的氧化石墨烯和环氧树脂 西还原产物（RGO）与聚苯胺 • 翁建新等人研究环氧树脂 -石墨微片复合导电材料的制备规律 实验发 复合材料还原后，并测定了其 （PANI），然后将其与乙烯 -乙 现固化剂种类 固化剂用量和固化条件对复合材料的电阻率都有影响。 电导率。结果得出，在含量 酸乙烯酯复合制得了高导电性的 实验的 15 种固化剂中以乙二胺、二氨基二苯基矾、二氰二胺为固化剂 1.5wt% 的几个不同功能化处理 复合材料，通过性能测定得出， 时的电阻率最低。同时，以乙二胺体系为例，发现有最佳固化剂用量 石墨烯/环氧复合材料中，电导 该复合材料填充质量百分含量 率最高的是水合肼还原+偶联剂 4.0%的氧化石墨烯和8.0%的聚苯 和最佳固化条件使复合材料获得最低电阻率。以乙二胺体系为例，发 改性的石墨烯 /环氧树脂复合材 胺，其电导率从1.2•10-14S/cm 现环氧树脂 -石墨微片复合材料的电阻率具有渗滤效应，渗滤区石墨质 料RN2H4-KH-EP, 增加到1.07•10 -1S/cm 。 量分数为 0 .02 ~0 比纯环氧提 .05，相应的电阻率约为 1012 ~104 Ω •cm。 高6个数量级，约为5•10-6S/m。
其与石墨烯的纳米复合材料，并提出，电学性
能研究结果发现加入0.2wt%的石墨烯即可使体 系的体积电阻率降低2个数量级，当石墨烯添加
量达到1wt%时，复合材料的体积电阻率和表面
电阻率就分别达到104Ω •cm和105Ω •cm。
[6] 刘丽.聚氨酯基纳米复合材料的制备和性能研究[D].上海交通大学,2010. [7] 孙光伟,赵健. 石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料的制备及性能研究[J].特种橡胶制品，2013，34（4）：10-13.
8
• 当加入3wt%的高温膨胀
石墨以后，复合材料的
体积电阻率发生了很大
• 陆霞采用溶液共混浇铸成膜 的转变，降低了6个数量 法制备热塑性聚氨酯复合材
级，因此可以认为，当
墨以后，复合材料形成
充量，来制备份数不同的
料，通过改变高温氧化过后
填料3wt%的高温膨胀石
的膨胀石墨和氧化石墨的填
了导电网络。然而对于
• 邱军等人发明了一种玻璃纤维/石墨烯-碳纳米管/环氧树脂夺位混杂复合材料的制备方法。主要步 骤为首先将石墨烯-碳纳米管表面羧基化，然后引入二元胺，之后再将其分散在环氧树脂基体中， 采用有机酸酐类固化剂，从而形成以共价键相连的多维混杂复合材料结构。
透明导电材料的研究现状
基于石墨烯的掺杂
1
主要内容
• 石墨烯与玻璃掺杂
• 石墨烯与聚氨酯掺杂 • 石墨烯与环氧树脂掺杂
• 其他掺杂方法
2
石墨烯与玻璃掺杂
• 杨斌等人在《石墨烯改性的TCO玻璃的研究》中得到：通过制备氧化锌-石墨烯粉末，然后利用旋
转涂覆的方式制得了GZO。通过表征发现其主要有以下优点：
7
• 于涛通过合成氧化石墨， TDI（甲苯二异氰酸酯） 插层改性氧化石墨，含 功能化石墨烯的水性聚 氨酯分散体的合成，最 终合成了纳米复合材料 薄膜，厚度约 2mm。并 先后测定了PU 薄膜材料 的拉伸强度及断裂伸长 率、导电率与所含石墨 烯含量的变化关系。结 果如右表。
ห้องสมุดไป่ตู้
[8] 于涛.石墨烯/水性聚氨酯纳米复合材料的制备与性能研究[D].合肥工业大学,2013.
6
• 刘丽在毕业论文《聚氨酯基纳米复合材料的制
备和性能研究》中制备了石墨烯、含有可聚合 双键的聚氨酯、聚（氨酯-离子液体）共聚物及
• 孙光伟等人以热塑性聚氨酯(TPU)为基体材料，
石墨烯为填料，利用溶液浇铸法制备了不同配 比的TPU/石墨烯复合材料，并测定了其电学性 能。实验结果发现，热塑性聚氨酯/石墨烯复合 材料的电性能在质量分数为1％～3％的填料量 范围内出现了突变，体积电阻率降低了6个数量 级，具体参数如左表。
[1] 杨斌,门传玲,曹军等.石墨烯改性的TCO玻璃的研究[J].大众科技,2012,14(4):124-126. [2] 同济大学.玻璃纤维／石墨烯-碳纳米管／环氧树脂多维混杂复合材料的制备方法:中国,CN201110168620.2[P].2012-1-4.
3
• Barde, R.V.等人利 用熔融 - 淬冷的方 法制得了钒硼酸盐 玻璃，其通式为 60V2O5–5P2O5– (35-x) B2O3–xGO， 其中，作者制得的 钒硼酸盐玻璃中的x 为0.5，1，2，3， 4mol%，氧化石墨 （GO）则是采用电 化学剥落的方法制 得，最终制得了掺 杂GO的钒硼酸盐玻 璃
4
石 墨 烯 与 玻 璃 掺 杂
• Ian Y.Y. Bu通过溶胶 凝胶法制得了铝掺杂 的氧化锌（AZO）和 还原的氧化石墨烯复 合材料，并通过表征 发现，随着退火温度 的增加，电阻率先下 降然后又上升，具体 情况见左表。
[4] Bu, I.Y.Y., Highly conductive and transparent reduced graphene oxide/aluminium doped zinc oxide nanocomposite for the next generation solar cell applications. Optical Materials, 2013. 36(2): p. 299-303.
TPU/EG，TPU/GO复合材
氧化石墨，当加入 料，通过电性能测定得出:
10wt%时，对于电阻率
的影响仍旧很小。
[9] 陆霞.基于石墨材料的聚乳酸和热塑性聚氨酯复合材料的制备及性能研究[D].青岛科技大学,2011.
• 曹雅坤制备了不同硬段含量聚氨酯/石 墨烯复合材料，通过电化学性能测试 发现：当加入相同含量的石墨烯时，
5
石墨烯与聚氨酯掺杂
• 王闪闪等人采用超声得到氧化石墨烯分散液，利用柠檬酸钠、抗坏血酸、L-半胱氨酸及 硼氢化钠4 种还原剂对氧化石墨烯进行还原，并与水性聚氨酯共混改性从而制备了石墨烯 -水性聚氨酯共混膜。其制得的薄膜参数如下表：
[5]王闪闪,王全杰,曲家乐等.不同还原程度氧化石墨烯-水性聚氨酯共混膜的性能研究[J].炭素技术,2013,32(4):23-26,34.
[3] Barde, R.V. and S.A. Waghuley, Preparation and electrical conductivity of novel vanadate borate glass system containing graphene oxide. Journal of Non-Crystalline Solids, 2013. 376(0): p. 117-125.
硬段含量低的复合材料的导电性要优
于硬段含量高的复合材料。随着导电 填料石墨烯的增加，复合材料进入高 导电区之后，电导率上升 12~13 个数
量级，材料由绝缘体转变为半导体。
[10]曹雅坤.聚氨酯/石墨烯纳米复合材料合成与性能研究[D].北京化工大学,2012.
10
石墨烯与环氧树脂掺杂
• 黄东通过不同的还原方式，将 • N.Y. Yuan等人通过制得氧化石墨 制得的氧化石墨烯和环氧树脂 西还原产物（RGO）与聚苯胺 • 翁建新等人研究环氧树脂 -石墨微片复合导电材料的制备规律 实验发 复合材料还原后，并测定了其 （PANI），然后将其与乙烯 -乙 现固化剂种类 固化剂用量和固化条件对复合材料的电阻率都有影响。 电导率。结果得出，在含量 酸乙烯酯复合制得了高导电性的 实验的 15 种固化剂中以乙二胺、二氨基二苯基矾、二氰二胺为固化剂 1.5wt% 的几个不同功能化处理 复合材料，通过性能测定得出， 时的电阻率最低。同时，以乙二胺体系为例，发现有最佳固化剂用量 石墨烯/环氧复合材料中，电导 该复合材料填充质量百分含量 率最高的是水合肼还原+偶联剂 4.0%的氧化石墨烯和8.0%的聚苯 和最佳固化条件使复合材料获得最低电阻率。以乙二胺体系为例，发 改性的石墨烯 /环氧树脂复合材 胺，其电导率从1.2•10-14S/cm 现环氧树脂 -石墨微片复合材料的电阻率具有渗滤效应，渗滤区石墨质 料RN2H4-KH-EP, 增加到1.07•10 -1S/cm 。 量分数为 0 .02 ~0 比纯环氧提 .05，相应的电阻率约为 1012 ~104 Ω •cm。 高6个数量级，约为5•10-6S/m。
其与石墨烯的纳米复合材料，并提出，电学性
能研究结果发现加入0.2wt%的石墨烯即可使体 系的体积电阻率降低2个数量级，当石墨烯添加
量达到1wt%时，复合材料的体积电阻率和表面
电阻率就分别达到104Ω •cm和105Ω •cm。
[6] 刘丽.聚氨酯基纳米复合材料的制备和性能研究[D].上海交通大学,2010. [7] 孙光伟,赵健. 石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料的制备及性能研究[J].特种橡胶制品，2013，34（4）：10-13.
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• 当加入3wt%的高温膨胀
石墨以后，复合材料的
体积电阻率发生了很大
• 陆霞采用溶液共混浇铸成膜 的转变，降低了6个数量 法制备热塑性聚氨酯复合材
级，因此可以认为，当
墨以后，复合材料形成
充量，来制备份数不同的
料，通过改变高温氧化过后
填料3wt%的高温膨胀石
的膨胀石墨和氧化石墨的填
了导电网络。然而对于