一個簡單而有效的方法，即在丁苯橡膠(SBR)復(fù)合材料中，采用乳液共混和冷凍干燥法制備了導(dǎo)電、可拉伸的還原氧化石墨烯(rGO)-碳納米管(CNT)網(wǎng)絡(luò)。通過一步水熱法制備了具有夾層結(jié)構(gòu)的rGO-CNT雜化材料。在二維rGO薄片之間插入一維碳納米管作為間隔物，可以有效防止石墨烯片的重新堆積和碳納米管的團(tuán)聚。此外，碳納米管與rGO片連接作為橋梁，促進(jìn)了SBR復(fù)合材料中一維和二維互連網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。SBR/rGO-CNT(100/10.4)復(fù)合材料的電導(dǎo)率為3.62 S/cm，與SBR相比，電導(dǎo)率顯著提高了14個數(shù)量級。有趣的是，SBR/rGO-CNT復(fù)合材料在低拉伸應(yīng)變下仍能保持較高電導(dǎo)率。SBR復(fù)合材料具有良好的導(dǎo)電性和拉伸性能，這主要是由于其具有一維和二維的相互通接網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是由碳納米管連接rGO薄片構(gòu)成的，能在低應(yīng)變條件下發(fā)生變形。這項工作為制造多功能高導(dǎo)電性可拉伸復(fù)合材料和其實際應(yīng)用提供了新的見解。
Fig. 1. (a) rGO-CNT雜化及SBR/rGO-CNT復(fù)合材料的制備示意圖；(b) GO-CNT雜化和(c) rGO-CNT雜化的SEM圖，(d) GO-CNT雜化和(e) rGO-CNT雜化的TEM圖。
Fig. 2 (a) CNT，(b) GO，(c) GO-CNT和(d) rGO-CNT的FTIR圖。
Fig. 3. GO、CNT、GO-CNT和rGO-CNT(20:3)的(a)拉曼和(b) XRD圖。
Fig. 4. (a) rGO、(b) CNT和(c) rGO-CNT的氮氣吸脫附等溫線和(d)比表面積(BET)。
Fig. 5. SBR/GO-CNT與SBR/rGO-CNT復(fù)合材料的TGA曲線。(b為a的部分放大)
Fig. 6. SBR，SBR/rGO-CNT復(fù)合物的導(dǎo)電率，(b)還原處理對SBR復(fù)合材料電導(dǎo)率和石墨烯薄膜的影響，(c) rGO:CNT比例對SBR/rGO-CNT復(fù)合材料電導(dǎo)率的影響。
Fig. 7. 不同應(yīng)變下SBR/GO-CNT和SBR/rGO-CNT復(fù)合材料的(a)電導(dǎo)率和(b)相應(yīng)電導(dǎo)率變化圖。
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Fig. 8. (a, b) SBR/rGO-CNT復(fù)合材料的(a, b)SEM圖和(c)TEM圖，(d)拉伸過程中雜化物再分布示意圖。
相關(guān)研究成果于2019年由上海交通大學(xué)Yong Zhang課題組，發(fā)表在
Carbon (
https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.04.037)上。原文：Conducting and stretchable composites using sandwiched graphene-carbon nanotube hybrids and styrene-butadiene rubber
