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固有の導電性と熱安定性を有する非共有結合的に機能化されたグラフェンベースの構造用エポキシ樹脂のレオロジー特性と形態学的特性
Rheological and Morphological Properties of Non-Covalently Functionalized Graphene-Based Structural Epoxy Resins with Intrinsic Electrical Conductivity and Thermal Stability.
PMID: 32635410 DOI: 10.3390/nano10071310.
抄録
本論文では、グラフェンナノ粒子(G)とピレン系分子(py)との非共有結合π-π相互作用により、機能化ナノフィラー(G-py)を得ることに成功した。提案された修正は、グラフェンの顕著な電子的特性を保護しながら、G-pyで充填されたナノコンポジットの粘度を低下させ、結果としてレオロジー特性を改善することにより、より効果的なナノフィラー分散を促進することを目的とした勝利の解決策であることが証明された。G-pyをベースとしたエポキシ樹脂組成物の電流マップは、電気浸透しきい値（EPT）の上と下の両方のフィラー重量パーセントで充填されており、トンネル原子間力顕微鏡（TUNA）技術を用いて得られた。低濃度(0.1wt%)の試料でも低電流を検出できることから、ナノコンポジットの良好な電気的性能と、その結果、機能化が成功したことが確認された。非共有結合修飾は、約70℃の未修飾Gの熱安定性を大幅に向上させ、COの進化がより高い値にシフトするため、複合材料の酸化的熱安定性を増加させた。さらに、非共有結合官能化は、グラフェンとエポキシマトリックスの間の良好な結合により、ナノコンポジットの機械的特性の全体的な強化を与える上で効果的であることが証明され、また、界面の接着効率に影響を与える決定的な大きな粗さを示しています。
In this paper, a non-covalent π-π interaction between graphene nanoparticles (G) and a pyrene-based molecule (py) has been successfully accomplished to give the functionalized nanofillers (G-py). The proposed modification has proven to be a winning solution aimed at safeguarding the graphene's notable electronic properties, while promoting a more effective nanofiller dispersion attributable to a decrease in viscosity with consequent improvement of the rheological properties of the formulated nanocomposites filled with G-py. The electrical current maps of the G-py based epoxy composites, loaded with filler weight percentages both above and below the electric percolation threshold (EPT), were obtained by tunneling atomic force microscopy (TUNA) technique. The possibility to detect low currents also for the sample at lower concentration (0.1 wt%) confirms the good electrical performance of the nanocomposites and, consequently, the successful performed functionalization. The non-covalent modification significantly improves the thermal stability of the unfunctionalized G of about 70 °C, thus causing an increase in the composite oxidative thermostability since the evolution of CO shifts to higher values. Moreover, non-covalent functionalization proved to be impactful in imparting an overall enhancement of the nanocomposite mechanical properties due to good bonding between graphene and epoxy matrix, also showing a greater roughness which is decisive in influencing the interface adhesion efficiency.