Niedrige Perkolationsschwelle von Graphen/Polymer-Verbundwerkstoffen, die durch solvothermale Reduktion von Graphenoxid in der Polymerlösung hergestellt wurden

Graphen/Polyvinylidenfluorid (PVDF) Verbundwerkstoffe wurden durch in-situ solvothermale Reduktion von Graphenoxid in der PVDF-Lösung hergestellt. Die elektrische Leitfähigkeit der Verbundwerkstoffe wurde durch Dotierung mit Graphenblättern erheblich verbessert. Die Perkolationsschwelle eines solchen Verbundwerkstoffs wurde mit 0,31 Vol.% bestimmt, was viel geringer ist als die der Verbundwerkstoffe, die durch Mischen von reduziertem Graphenblatt mit einer Polymermatrix hergestellt wurden. Dies wird dem hohen Aspektverhältnis der SRG-Blätter und ihrer gleichmäßigen Verteilung in der Polymermatrix zugeschrieben. Die dielektrische Konstante von PVDF zeigte einen deutlichen Anstieg von 7 auf etwa 105 bei nur 0,5 Vol.% SRG-Gehaltsladung. Wie bei anderen Leiter-Isolator-Systemen folgte auch die AC-Leitfähigkeit des Systems der universellen dynamischen Reaktion. Darüber hinaus zeigt der SRG/PVDF-Verbundwerkstoff ein viel stärkeres nichtlineares Leitungsverhalten als Polymer-Verbundwerkstoffe auf Kohlenstoffnanoröhren-/Nanofaserbasis, was auf intensives Zener-Tunneling zwischen den SRG-Blättern zurückzuführen ist. Die starke elektrische Nichtlinearität bietet weitere Unterstützung für eine homogene Verteilung der SRG-Blätter in der Polymermatrix.