石墨烯核壳杂化粒子硅橡胶介电弹性体复合材料的制备与性能研究的任务书.docx

石墨烯核壳杂化粒子硅橡胶介电弹性体复合材料的制备与性能研究的任务书
任务书
一、项目背景
介电弹性体材料广泛应用于电力、电子、机械、汽车等工业领域中，其性能直接关系到设备的稳定运行。传统介电弹性体材料的导电性与介电性之间通常是互斥的，因而只能有两者之间的取舍。而近年来，随着石墨烯的发现与应用，研究者们发现石墨烯具有优异的导电性、高强度、高韧性及优异的热稳定性等性能，可以用于强化其它材料，进而达到兼顾两者之间的诉求。石墨烯核壳杂化粒子是指将石墨烯套壳在其它材料之间形成的复合粒子，其特点是既具备石墨烯的优异性质，又可以用于充实其它材料，进而得到性能更优的复合材料。硅橡胶是一种广泛应用于电线电缆、汽车、电子、电力等领域的弹性体材料。因其在高温下仍具有优异的弹性、密封性、耐磨性和耐老化性等特性而备受青睐。因此，探讨硅橡胶与石墨烯核壳杂化粒子复合后的材料性能，对于开发强韧、导电性与绝缘性相结合的新型材料、提高硅橡胶材料的性能、进一步推动硅橡胶材料在多个领域中的应用等方面都有着重要的意义。
二、研究目标和内容
目标
本项目的目标是研究硅橡胶与石墨烯核壳杂化粒子复合后的材料性能，探究不同石墨烯含量对于硅橡胶复合材料力学性能、热稳定性和电学性能的影响，进一步开发出导电性与绝缘性优异的硅橡胶复合材料，提高其在多个领域中的适用性。
内容
1.石墨烯核壳杂化粒子的制备
通过碳酸锂还原法制备石墨烯。将制备好的石墨烯与硅橡胶预聚物中的羟基化物化学反应，制备得到硅橡胶-石墨烯套壳粒子。
2.硅橡胶与石墨烯核壳杂化粒子复合材料的制备
将制备好的硅橡胶和不同石墨烯含量的核壳杂化粒子进行复合，利用双螺杆挤出机和压延机加工得到硅橡胶-石墨烯复合材料。
3.材料性能测试
测量硅橡胶-石墨烯复合材料的力学性能（如拉伸强度、伸长率、硬度等）、热稳定性（如热重分析、热失重分析）和电学性能（如导电性、介电常数等），探究不同石墨烯含量对复合材料性能的影响。
三、研究方法
1.石墨烯的制备
通过碳酸锂还原法制备石墨烯。首先将锂盐和氧化石墨混合，再加入N，N-二甲基甲酰胺（DMF），在高温下还原，制备得到石墨烯。
2.石墨烯核壳杂化粒子的制备
将制备好的石墨烯与硅橡胶预聚物中的羟基化物化学反应，得到石墨烯核壳杂化粒子。
3.硅橡胶与石墨烯核壳杂化粒子的复合制备
将制备好的硅橡胶和不同石墨烯含量的核壳杂化粒子进行复合，利用双螺杆挤出机和压延机加工得到硅橡胶-石墨烯复合材料。
4.材料性能测试
测量硅橡胶-石墨烯复合材料的力学性能（如拉伸强度、伸长率、硬度等）、热稳定性（如热重分析、热失重分析）和电学性能（如导电性、介电常数等）。
四、预期成果
1.成功制备出硅橡胶-石墨烯核壳杂化粒子复合材料。
2.探究不同石墨烯含量对于硅橡胶复合材料力学性能、热稳定性和电学性能的影响。
3.开发导电性与绝缘性相结合的硅橡胶复合材料。
4.提高硅橡胶材料在多个领域中的适用性。
五、研究进度安排
任务时间安排如下：
第一年：
1.1-3月：文献综述
2.3-6月：石墨烯的制备及表征
3.6-9月：硅橡胶-石墨烯核壳杂化粒子的制备及表征
4.9-12月：硅橡胶与石墨烯核壳杂化粒子的复合制备与表征
第二年：
5.1-3月：硅橡胶-石墨烯复合材料力学性能测试
6.3-6月：硅橡胶-石墨烯复合材料热稳定性测试
7.6-9月：硅橡胶-石墨烯复合材料电学性能测试
8.9-12月：数据处理与分析、撰写报告
六、经费预算
本项目经费预算如下：
1.石墨烯的制备：30,000元
2.硅橡胶-石墨烯核壳杂化粒子的制备：50,000元
3.硅橡胶与石墨烯核壳杂化粒子的复合制备：70,000元
4.材料性能测试及数据分析：50,000元
5.资料搜集和实验辅助：30,000元
总经费：230,000元
七、参考文献
[1]LiX,ZhuY,CaiW,etal.Transferoflarge-areagraphenefilmsforhigh-performancetransparentconductiveelectrodes[J].Nanoletters,2009,9(12):4359-4363.
[2]WangB,HuS,LiT,etal.Preparationandpropertiesoffunctionalizedgrapheneoxide/siliconerubbernanocomposites[J].MaterialsLetters,2017,196:91-94.
[3]LiX,CaiW,AnJ,etal.Large-areasynthesisofhigh-qualityanduniformgraphenefilmsoncopperfoils[J].Science,2009,324(5932):1312-1314.