Le resine epossidiche con grafite e/o grafite esfoliata offrono uno straordinario potenziale per migliorare le proprietà dei materiali compositi avanzati. Un significativo interesse scientifico ed industriale è stato focalizzato sull’applicabilità di compositi polimero/grafite esfoliata, specialmente nel campo dei materiali leggeri conduttivi. Un notevole miglioramento della conducibilità elettrica è generalmente attribuito ad un’efficace esfoliazione della grafite [1] o a grafene dotato di speciali proprietà [2] oppure ad una funzionalizzazione polimerica o ad un appropriato innesto di polimeri su substrati grafenici [3]. In questo lavoro, viene mostrato che, per raggiungere soglie di percolazione molto basse ed elevate conducibilità elettriche, campioni di grafene completamente esfoliato (strati grafenici perfetti, senza difetti) originati da grafite totalmente esfoliata non sono necessari, specialmente per polimeri in “bulk”, dal momento che essi tendono a riassemblarsi durante la preparazione dei nanocompositi a causa di fattori sterici ed energetici. La preparazione di grafene in forma di singolo strato da incorporare nella matrice polimerica richiede, infatti, che gli strati grafenici debbano essere funzionalizzati anche sulle superfici dei nanofogli (non solo ai loro bordi) al fine di impedire che le nanoparticelle possano riassemblarsi a causa dell’assenza dei gruppi funzionali sulla superficie degli strati di grafene. Il nostro studio evidenzia che la presenza dei bordi carbossilati di sottili blocchi grafenici determina la formazione all’interno della matrice epossidica di strutture auto-assemblate in grado di migliorare fortemente le prestazioni dei nanocompositi in termini di proprietà elettriche e meccaniche [4]. In particolare, per compositi epossidici contenenti due tipi di grafite parzialmente esfoliata differenti essenzialmente solo per il contenuto di gruppi carbossilici, la soglia di percolazione si riduce dal 3% fino allo 0,3% in peso quando il contenuto di gruppi carbossilici aumenta fino al 10% in peso.
Il ruolo dominante della carbossilazione ai bordi di strati grafenici nella progettazione di nano compositi aeronautici epossido-grafene ad elevate prestazioni meccaniche ed elettriche
RAIMONDO, MARIALUIGIA;VITTORIA, Vittoria;NADDEO, Carlo;GUADAGNO, Liberata
2016-01-01
Abstract
Le resine epossidiche con grafite e/o grafite esfoliata offrono uno straordinario potenziale per migliorare le proprietà dei materiali compositi avanzati. Un significativo interesse scientifico ed industriale è stato focalizzato sull’applicabilità di compositi polimero/grafite esfoliata, specialmente nel campo dei materiali leggeri conduttivi. Un notevole miglioramento della conducibilità elettrica è generalmente attribuito ad un’efficace esfoliazione della grafite [1] o a grafene dotato di speciali proprietà [2] oppure ad una funzionalizzazione polimerica o ad un appropriato innesto di polimeri su substrati grafenici [3]. In questo lavoro, viene mostrato che, per raggiungere soglie di percolazione molto basse ed elevate conducibilità elettriche, campioni di grafene completamente esfoliato (strati grafenici perfetti, senza difetti) originati da grafite totalmente esfoliata non sono necessari, specialmente per polimeri in “bulk”, dal momento che essi tendono a riassemblarsi durante la preparazione dei nanocompositi a causa di fattori sterici ed energetici. La preparazione di grafene in forma di singolo strato da incorporare nella matrice polimerica richiede, infatti, che gli strati grafenici debbano essere funzionalizzati anche sulle superfici dei nanofogli (non solo ai loro bordi) al fine di impedire che le nanoparticelle possano riassemblarsi a causa dell’assenza dei gruppi funzionali sulla superficie degli strati di grafene. Il nostro studio evidenzia che la presenza dei bordi carbossilati di sottili blocchi grafenici determina la formazione all’interno della matrice epossidica di strutture auto-assemblate in grado di migliorare fortemente le prestazioni dei nanocompositi in termini di proprietà elettriche e meccaniche [4]. In particolare, per compositi epossidici contenenti due tipi di grafite parzialmente esfoliata differenti essenzialmente solo per il contenuto di gruppi carbossilici, la soglia di percolazione si riduce dal 3% fino allo 0,3% in peso quando il contenuto di gruppi carbossilici aumenta fino al 10% in peso.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.