三維導電木材

　　人類歷史發(fā)展的長河中，木材作為一種綠色、天然、可再生的結構材料，在眾多領域中發(fā)揮著重要作用，但其含水率受環(huán)境的影響，且木材加工過程產(chǎn)生的廢料及實際使用中淘汰的廢料存在占地面積大、難降解、易滋生大量有害微生物等弊端，這也極大地影響著木材的應用范圍。同時，隨著社會的進步，木材作為一種絕緣性材料，也極大地限制了其在導電領域的應用。因此，在科技飛速發(fā)展的今天，將廢棄木質(zhì)材料進行資源化利用，如賦予其導電性能是一個極具歷史使命的任務?，F(xiàn)有導電材料中的金屬，其資源日益枯竭，且具有冶煉過程中的環(huán)境問題較嚴重、加工較難、成品質(zhì)量重、對電磁波的強烈反射作用易引起二次干擾等缺點，限制了它的適用性。導電聚合物、炭系材料及表面活性劑易發(fā)生凝聚，需借助其他基質(zhì)材料加工制作。因此，為緩解不可再生資源的壓力，減緩日益嚴重的環(huán)境問題，探索綠色無污染的導電材料迫在眉睫。木材是一種具有微米至納米級多尺度結構的綠色絕緣材料，具有可再生、隔聲、調(diào)溫調(diào)濕及裝飾性能等優(yōu)點，其天然的骨架形態(tài)可作為生成其他材料的基質(zhì)模板，多孔通道表面富含大量的活性位點（碳自由基）和基團（游離性羥基、羧基等），可進行一系列的物理、化學反應。廢棄木質(zhì)材料賦予木材導電性能后，其除可作為抗靜電材料、電磁屏蔽材料、電熱材料、儲能材料應用于綠能電子、生物裝置系統(tǒng)、超級電容器、太陽能電池、集成電路模板等微電子元件領域外，還可應用于數(shù)據(jù)傳感、醫(yī)學、有機半導體等領域，且也避免了廢棄木質(zhì)材料帶來的一系列環(huán)境問題。《三維導電木材》共分為3部分。首先，以實體人工林楊木為基質(zhì)模板，將氧化石墨烯（GO）前驅體進行浸漬處理，采用綠色化學法、間歇式機械力熱壓法、隔氧熱還原法致使還原性氧化石墨烯（rGO）在木材基質(zhì)模板中原位生長，制備出3種新型三維導電木材，并對rGO在3種條件下的生長機理、材料的導電機理、材料的電磁屏蔽一吸波性能及物理力學性能進行了探討。其次，以速生林北京楊為試材，硫酸銅為金屬鹽，乙二胺四乙酸二納和酒石酸鉀鈉為雙絡合劑，次亞磷酸鈉為還原劑，硫酸鎳為催化劑，氫氧化鈉為pH調(diào)節(jié)劑，利用真空浸漬法和基于活立木蒸騰作用的點滴注射法將前驅體溶液導入試材內(nèi)部，制備新型的金屬絡合物改性木材，賦予實體木材導電性能。測量不同工藝條件下金屬絡合物改性木材的導電性能，確定工藝，且通過X射線衍射儀（XRD）、傅立葉紅外光譜儀（FTIR）、掃描電子顯微鏡（SEM）和光電子能譜儀（EDX）對金屬絡合物改性木材的結構形貌進行表征。最后，以楊木為基質(zhì)模板，氧化石墨烯（GO）為分散液，并以溶液共混的方式配制得到GO&CuSO4分散液，利用化學還原和物理熱還原相結合的方法，制備出3種新型實體木材電熱材料，對制備的rGO@木材、rGO&Cu@木材和rGO/Cu/rGO@木材3種電熱材料進行電、熱、力學一尺寸穩(wěn)定性能及電熱機理分析。

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