石墨烯/离子液体共轭协同增强PVDF纤维介电性能的机理研究

Polyvinylidene Fluoride (PVDF) is a basis material of flexible electron device, due to its high dielectric property, good ductility and toughness. However, the strong interaction between PVDF macromolecule chains, resulting in high fluid viscosity and low mobility, which makes PVDF melting spinning difficult. In this project, a conjugated ionic liquids was designed and synthesized. The plastification effect of ionic liquid to PVDF, and the conjugate synergy interaction of conjugated ionic liquid and graphene with PVDF to improve PVDF dielectric property. The strong interaction between ionic liquid, graphene and PVDF can not only enhance the dispersing of graphene in ionic liquid, but also improve the spinnability and quality of PVDF, which providing a new method for developing high class flexible electron device.

聚偏二氟乙烯（PVDF）具有良好的延展性和韧性以及较高的介电常数，是柔性电子器件的基础材料；但由于PVDF分子间较强的作用力，导致流体粘度大，流动性差，纤维熔融纺丝成形困难，无法满足高等级柔性电子器件要求。本项目设计合成共轭型离子液体，在系统研究离子液体对PVDF的离子增塑作用基础上，研究共轭离子液体对石墨烯的分散机制、以及离子液体/石墨烯对PVDF纤维共轭协同效应。构建离子液体/石墨烯/PVDF复合纤维熔融制备体系，显著提高PVDF介电性能。共轭离子液体与石墨烯、PVDF强相互作用不仅强化了石墨烯分散，而且有力的提升了PVDF纤维的加工性能与品质，为高等级柔性电子器件的开发提供了新思路。

聚偏二氟乙烯（PVDF）具有良好的延展性和韧性以及较高的介电常数，是柔性电子器件的基础材料；但由于PVDF分子间较强的作用力，导致流体粘度大，流动性差，熔融成形困难，无法满足高等级柔性电子器件要求。项目成功设计制备了共轭离子液体，发明了离子液体共轭剥离制备少层石墨烯GNP的新方法；构建了离子液体增塑PVDF的复合体系，离子功能化的石墨烯可以提升其在高分子基体中的分散，并且对PVDF的介电性能提升有很大促进作用。利用石墨烯/离子液体的共轭协同作用，构建了高介电PVDF复合纤维材料新体系（熔融纺丝、熔融3D打印等），在高灵敏纤维传感的应用以及柔性传感一体化制备上有很大应用价值。与此同时，利用共轭剥离的石墨烯与其他高分子材料进行复合，成功制备了导电性较好的GNP基复合纤维，可用于抗静电、电磁屏蔽、柔性传感器件等领域。此外，在离子液体和碳材料的协同作用基础上，将复合材料设计与FDM成型（纤维级）相结合来制作压电传感器，实现了压电传感器的一次成型。这种制备方式为传感器设计制作提供了新方向，有利于可设计性、高自由度PVDF基3D打印功能器件的发展。