新穎性聚氨脂型分散劑應用於石墨烯分散及可撓曲式導電薄膜

Abstract

本篇論文大致分為兩部份，第一部分為針對石墨烯的分散劑設計與合成，探討不同官能基的聚氨脂型(Polyurethane-type)分散劑對分散及穩定石墨烯的影響，藉由過去本實驗室對石墨烯之分散建構的基礎理論下，並開發出針對水相(POPU)及有機相(POPU)溶劑之2種分散劑結構。初步以可見光紫外光分光光譜儀(UV-VIS Spectophotometer)測試各種分散劑對石墨烯之分散性，後續以穿透式電子顯微鏡(Transmission electron microscopy, TEM) 和原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopic, AFM)鑑定石墨烯之層數及分散情形。 第二部分為分散後石墨烯之應用，藉由POEU分散劑石將墨烯分散於水相系統後，我們導入水性PU將其製備成可撓曲式導電薄膜。當石墨烯含量從0.1wt%提升至3wt%時，其導電值可達到1.96 x101 S/m，並可點亮LED燈泡。而在相同比例下，未經POEU分散之石墨烯所製備之薄膜其導電值僅有1.61x10-2 S/m。由此可證實分散石墨烯之重要性。另一有機相系統下，利用POPU將石墨烯分散至乙酸乙酯溶劑中，並導入壓克力樹脂中以提升壓克力膜之硬度，由於石墨烯本身之高強度機械性質，當其含量添加至0.3wt%時，可將膜硬度從原本的4H提升至8H，並且維持高達87%以上之光穿透度。但若是未經良好分散之石墨烯，其硬度僅能提升至6H並因其容易堆疊造成薄膜不均且光穿透度低(81%)。在上述兩種應用下，可見石墨烯分散劑之重要性。