纳米微晶纤维素石墨烯复合薄膜的制备与性能研究的任务书.docx

纳米微晶纤维素石墨烯复合薄膜的制备与性能研究的任务书
一、研究背景
纳米微晶纤维素是一种由生物质纤维素制备的、具有高比表面积、高孔隙率和高机械强度的材料。石墨烯是一种最薄的、具有极高电子迁移率和化学稳定性的二维材料。纳米微晶纤维素和石墨烯在机械性能和电学性能方面都具有较优异的性能。将这两种材料复合在一起，可以发挥它们各自的优势，形成一种具有多功能性能的复合材料。纳米微晶纤维素石墨烯复合材料具有超高的机械强度、优异的导电性能和可调控的韧性，因而在能源储存、传感器、电子器件等领域都有广泛的应用。
二、研究目的
本课题旨在通过纳米微晶纤维素和石墨烯的复合，研制出具有高机械强度和优异导电性能的复合薄膜，并探索其在器件制备中的应用。
三、研究任务
1.纳米微晶纤维素石墨烯复合薄膜的制备工艺研究
①根据材料特性和所需性能，优选纳米微晶纤维素和石墨烯质量比例，并确定最佳的复合方法。
②制备一系列不同质量比例的复合薄膜，对其机械性能和导电性能进行测试，并筛选出性能最优的样品。
2.纳米微晶纤维素石墨烯复合薄膜的性能研究
①对复合薄膜进行形貌学、结构分析和化学成分分析，探究它们的复合机制和界面作用。
②测试复合薄膜的力学性能，如拉伸强度、弹性模量等，并与纯纳米微晶纤维素和石墨烯单质的性能进行比较。
③测试复合薄膜的电学性能，如电导率、电阻率、电容等，探索其在应用中的潜力。
3.纳米微晶纤维素石墨烯复合薄膜的应用研究
根据纳米微晶纤维素石墨烯复合薄膜的性能，设计相应的器件，并开展性能测试。以超级电容器为例，研究复合薄膜在能量储存中的应用性能。
四、研究思路
1.纳米微晶纤维素石墨烯复合薄膜的制备方法研究
采用溶剂交换-自组装法，将纳米微晶纤维素和石墨烯分散于有机相中，形成稳定的复合体系。然后，将溶剂挥发掉，得到纳米微晶纤维素和石墨烯的复合膜。
2.纳米微晶纤维素石墨烯复合薄膜的性能测试方法研究
①形貌学和微观结构分析：扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)
②化学成分分析：X射线光电子能谱(XPS)
③复合膜机械性能测试：拉伸试验机、压缩试验机等
④复合膜电学性能测试：四探针测量仪、阻抗分析仪等
3.纳米微晶纤维素石墨烯复合薄膜在器件中的应用研究方法
超级电容器性能测试系统：已有的超级电容器测试系统，主要测量器件的电容、内阻、循环稳定性、倍率特性等。
五、可行性分析
本课题的研究方向合理，方案设计科学，采用了有效的分析和测试方法，具有一定的可行性。纳米微晶纤维素和石墨烯材料的制备和性能研究已经得到广泛的关注和研究，相关文献较为丰富，石墨烯材料的制备和应用也已经逐渐成熟。本课题选择的复合方法是基于已有的一些成果，有较高的成功率。同时，本课题将以超级电容器为应用研究对象，有较好的应用前景，符合现代材料科学的发展方向。