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Núcleo-caparazón polietilenglicol estructurado funcionalizado grafeno para almacenamiento de energía polímero dieléctricos: prestaciones mecánicas y dieléctricas combinadas September 1,2020.

El grafeno, como el material más delgado, resistente y rígido y dispuesto en una estructura de patrón de panal con sp2-hibridado carbono, encuentra más aplicaciones potenciales en la industria moderna que otros alótropos carbonosos; en forma impecable, también es un excelente conductor de calor y electricidad . Sin embargo, el principal obstáculo en la utilización del grafeno, particularmente para aplicaciones electrónicas, es su insolubilidad en el estado completamente reducido debido a la fuerte afinidad entre el grafeno hojas.


en el presente estudio, ellos sintetizó por primera vez un polidispersado grafeno con conductividad eléctrica deseable por funcionalización covalente con terminal único aminado polietilenglicol monometil éter (PEG-NH2). El PEG-NH2 injertado grafeno (PEG @ GO) luego se redujo con hidrato de hidracina a PEG @ rGO y posteriormente incorporado en resina epoxi por un método de mezcla en solución. El PEG @ rGO con una estructura "núcleo-caparazón" exhibió una dispersión homogénea en epoxi y también redujo efectivamente la pérdida dieléctrica, contribuyendo así con excelentes propiedades dieléctricas y resistencia mecánica al PEG @ rGO / epoxi final nanocompuestos.



Fig. 1. aumento bajo y alto SEM imágenes de (a, a ’) epoxi puro, (b, b ’) PEG @ rGO / epoxi 1.0 % en peso y (c, c ’) rGO / epoxi 1.0 wt% nanocompuestos. propiedades dieléctricas de PEG @ rGO / epoxi nanocompuesto.


Fig. 1 muestra representativa SEM imágenes de epoxi limpio, PEG @ rGO / epoxi y rGO / epoxi nanocompuestos. La superficie de epoxi puro (Fig. 1a y a ') presenta una típica estructura lisa característica de su fragilidad. El modificado PEG @ rGO presenta una excelente dispersión en epoxi (flechas negras en la Fig. 1b) y sin agregados obvios de PEG @ rGO son observados. El SEM ampliado imagen de PEG @ rGO / epoxi (ver Fig. 1b ’) revela algunos PEG @ rGO nanohojas arrancado o arrastrado epoxi y también confirma una interfaz fuerte relleno / matriz interacción debida a la funcionalización de la superficie de relleno. por el contrario, grafeno sin tratar (rGO) nanoplaquetas se agregan fácilmente en la matriz epoxi causada por la superficie inerte del grafeno reducido como se demuestra en Fig.1c yc ', lo que produce una mezcla y dispersión deficientes de rGO. Por tanto, la excelente dispersión de PEG @ rGO en comparación con sin tratar rGO da como resultado propiedades dieléctricas y mecánicas mejoradas de los nanocompuestos discutido en las siguientes dos subsecciones.



Fig. 2. estado de dispersión de (a) PEG @ GO y (b) PEG @ rGO en diferentes solventes después de diferentes tiempos.


se sabe que prístino grafeno es extremadamente insoluble en agua y otros disolventes orgánicos, mientras que go exhibe polidispersado comportamiento debido a la formación de abundantes grupos de oxígeno hidrófilos. La solubilidad de PEG @ GO y PEG @ rGO en diferentes disolventes se muestran en Fig.2. como se esperaba, PEG @ GO muestra buena compatibilidad en agua, alcohol, acetona y DMF incluso después de 1 semana. La buena dispersión de PEG @ GO se atribuye principalmente a los grupos de oxígeno en sus bordes y plano basal. después de la reducción, PEG @ rGO es menos soluble que PEG @ GO, especialmente en alcohol y acetona. Sin embargo, exhibe una excelente solubilidad en agua debido al exitoso injerto de PEG-NH2 hidrófilo.


en resumen, grafeno óxido se funcionalizó químicamente con terminal único amino-PEG (PEG-NH2) y posteriormente introducido en resina epoxi como estructura "núcleo-carcasa" para mejorar el rendimiento dieléctrico de los dieléctricos de polímeros. El resultado PEG @ rGO se volvió hidrófilo y mostró un polidispersivo comportamiento en varios disolventes La estructura única y el excelente estado de dispersión de PEG @ rGO ofrecen una técnica fácil para modular la interfaz y optimizar la microestructura, logrando así una alta permitividad y materiales dieléctricos poliméricos de bajas pérdidas.



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