研究背景：

随着电子技术的飞速发展和人口的快速增长，寻找基于高介电材料的环境友好型高效储能技术已成为研究课题。由轻质可加工聚合物制备的高性能复合介电材料在嵌入式电容器、柔性电子电路等前沿领域具有广阔的应用前景。目前，传统的石油基聚合物介电材料已被广泛应用，并取得了良好的效果，但这些材料在完成任务后，在自然界中难以降解，复杂的后处理工艺也会对环境造成很大的负担。因此，开发环境友好、生物可降解的高效介电材料具有重要的现实意义。

研究内容：

安徽建筑大学的王培等人通过熔融共混的方法，将未改性的CNTs和CNT-COOH、CNT-OH等一系列化学改性CNTs引入PLA/PBAT/ADR共混体系中，获得了具有较高力学性能和电介质性能的PLA/PBAT/ADR复合材料。在熔融共混过程中加入ADR，实现了PLA和PBAT的原位增容。研究了不同功能化CNTs对复合材料的相形貌、热稳定性、结晶性能、流变性能、力学性能和介电性能的影响。

主要研究结果：

1.PLA/PBAT复合材料的熔融扭矩。

2.PLA/PBAT复合材料断口的FE-SEM显微形貌。

3.PLA/PBAT复合材料的TEM显微形貌。

4.(a) PLA/PBAT复合材料的TGA和(b) DSC曲线。

5.(a)在180℃动态频率扫描中获得的PLA/PBAT基复合材料的G′和(b)G′′。

6.聚乳酸/PBAT复合材料的动态力学热谱图:(a)储能模量(E’)，(b)损耗模量(E’’)和(c)损耗因子(tan δ)。

7.聚乳酸/PBAT复合材料(a)ε′和(b) tan δ的频率相关性。

8.PLA/PBAT纳米复合材料σAC的频率依赖性。

9.PLA/PBAT复合材料的力学性能。

10.PLA/PBAT复合材料的增强机理。

研究结论：

结果表明，ADR的加入可诱导CNTs-OH定位于PLA/PBAT界面。但CNTs-COOH对PLA/PBAT共混体系扩链反应的抑制作用，导致PLA与PBAT之间的相互作用力降低，原因是CNTs-COOH与ADR反应效率高。PLA/PBAT/4CNTs-OH复合材料的ε′值大于PLA/PBAT/4CNTs-COOH复合材料的ε′值，这是由于PLA/PBAT/4CNTs-OH复合材料中填料与聚合物基体之间存在较强的相互作用。PLA/PBAT/4CNTs-OH复合材料的ε′值较高(24.9)，tan δ值较低(0.23)。相邻的CNTs-OH可作为组装微电容器电极，聚合物可作为电介质，极大地提高了界面极化。PLA/PBAT/4CNTs-OH复合材料具有优异的力学性能和介电性能。

参考文献：

Effect of hydroxyl and carboxyl-functionalized carbon nanotubes on phase morphology, mechanical and dielectric properties of poly(lactide)/poly (butylene adipate-co-terephthalate) composites

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/journal/international-journal-of-biological-macromolecules