石墨烯类流体的“纳电容器”结构构筑与超高介电响应

通过表面氧化技术对石墨进行活化处理，采用带有正负电荷的高分子离子液体对活化的石墨进行化学修饰与剥离，制备具有奇异流变性能的石墨烯类流体。这种石墨烯类流体中数量巨大的石墨烯薄片在聚合物基体中高度流动取向、平行排列，形成数量巨大的纳米级的电容器（纳电容器）结构，这种"纳电容器"结构极大地强化了介电效应，使材料在宏观上表现出了超高介电响应。通过研究这种独特的"纳电容器"结构与类流体的结构、组成以及流变性能的内在联系，探悉这种"纳电容器"结构的构筑原理；通过计算机模拟和优化实验技术建立结构模型，实现微观结构调控；通过研究材料的超高介电响应与类流体结构、修饰剂、聚合物以及成型工艺的相互关系，揭示石墨烯类流体材料超高介电响应与"纳电容器"结构之间的科学联系，建立全新的超介电响应材料的制备技术。本项目的研究将为高介电材料和高储能材料的设计、制备和应用提供科学理论和实用技术。

本项目采用高分子离子液体对石墨烯进行表面修饰，得到了具有独特自展平形为及高导电率的可流动石墨烯，同时从低维度类流体结构特性入手分析了可流动石墨烯的自展平形为形成机理及其决定因素，并在此基础上建立了完整的可流动石墨烯的合成工艺包。此外，相比于石墨烯，可流动石墨烯在聚合物材料中表现出更优异的分散性，更有利于介电复合材料中纳电容器的形成，因此以可流动石墨烯为导电相的介电复合材料表现出更高的介电常数。