大創(chuàng)申請(qǐng)書(shū)書(shū).doc

1、大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目申報(bào)書(shū)項(xiàng)目名稱(chēng)： 氟化石墨烯及其衍生物/涂料應(yīng)用功能性研究 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人:漆勇 所在學(xué)院： 吳玉章學(xué)院 專(zhuān)業(yè)年級(jí)： 高分子材料與工程 2013級(jí) 學(xué) 號(hào)： 2013141431206 手 機(jī)：電子郵箱： 806051261 指導(dǎo)教師： 劉向陽(yáng) 李保印 項(xiàng)目起止年月： 2014年12月至2016年8月 項(xiàng)目參與學(xué)生人數(shù)： 5 四川大學(xué)教務(wù)處制年 月填寫(xiě)說(shuō)明一、凡申報(bào)四川大學(xué)“大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃”必須填寫(xiě)本申報(bào)書(shū)。創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目是本科生個(gè)人或團(tuán)隊(duì)，在導(dǎo)師指導(dǎo)下，自主完成創(chuàng)新性研究項(xiàng)目設(shè)計(jì)、研究條件準(zhǔn)備和項(xiàng)目實(shí)施、研究報(bào)告撰寫(xiě)、成果（學(xué)術(shù)）

2、交流等工作。二、“項(xiàng)目所屬一級(jí)學(xué)科”是指教育部1998年頒布的“普通高等學(xué)校本科專(zhuān)業(yè)目錄”中的哲學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、法學(xué)、教育學(xué)、文學(xué)、歷史學(xué)、理學(xué)、工學(xué)、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)和管理學(xué)11個(gè)一級(jí)學(xué)科門(mén)類(lèi)中的一種或多種(跨學(xué)科)。三、“項(xiàng)目開(kāi)展支撐平臺(tái)“指支撐本項(xiàng)目開(kāi)展的校、院級(jí)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心、科研實(shí)驗(yàn)室等，表中填寫(xiě)有關(guān)實(shí)驗(yàn)室名稱(chēng)，可以多個(gè)。四、“項(xiàng)目組成員”人數(shù)原則上不超過(guò)五人。五、報(bào)送本申報(bào)書(shū)時(shí)，一式2份，并報(bào)送申報(bào)書(shū)電子文檔。六、本書(shū)應(yīng)該填寫(xiě)完整、內(nèi)容詳實(shí)、表達(dá)準(zhǔn)確，數(shù)字一律填寫(xiě)阿拉伯?dāng)?shù)字。七、打印格式與裝訂（1）紙張為A4大小，雙面打??；（2）文中小標(biāo)題為四號(hào)、仿宋、加黑；（3）欄內(nèi)正文為小四號(hào)、仿宋；（4

3、）左側(cè)距邊界1厘米裝訂。項(xiàng)目名稱(chēng)氟化石墨烯及其衍生物/涂料應(yīng)用功能性研究申請(qǐng)經(jīng)費(fèi) 19000.00 元起止時(shí)間 2014 年12 月 至2016 年 8月項(xiàng)目所屬 一級(jí)學(xué)科工學(xué)項(xiàng)目開(kāi)展 支撐平臺(tái)高分子材料工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、高分子實(shí)驗(yàn)中心項(xiàng)目負(fù)責(zé)人基本信息姓名學(xué)號(hào)專(zhuān)業(yè)年級(jí)所在學(xué)院漆勇2013141431206高分子材料2013級(jí)吳玉章學(xué)院性別手機(jī)電子郵箱身份證號(hào)男18224029856806051261qq.co目組成員基本信息序號(hào)1234姓名/性別何泰君學(xué)號(hào)2013141431194專(zhuān)業(yè)年級(jí)高分子材料2013級(jí)所在學(xué)院高分子科學(xué)與工程學(xué)院手機(jī)15608

4、084537電子郵箱425654340身份證名指導(dǎo)教師基本信息姓名所在學(xué)院或單位研究方向職稱(chēng)/職務(wù)劉向陽(yáng)高分子科學(xué)與工程學(xué)院直接表面氟化改性新技術(shù)高強(qiáng)高模聚合物纖維教授/博士生導(dǎo)師/材料系副主任性別/年齡手機(jī)電子郵箱簽名男/4513880885815項(xiàng)目?jī)?nèi)容概述(限200字以內(nèi)) 二維碳納米材料石墨烯因其比表面積大、力學(xué)性能優(yōu)異和導(dǎo)熱導(dǎo)電性好等特殊性質(zhì)而引起廣泛研究。但其化學(xué)惰性導(dǎo)致的分散性差限制了其在高分子領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。我們創(chuàng)新采用直接氟化改性技術(shù)，能夠大量制備具有不同F(xiàn)/C比的氟化石墨烯，可以有效解決分散問(wèn)題

5、且賦予其獨(dú)特性質(zhì)。其獨(dú)特的碳氟鍵屬性提供的活性位點(diǎn)使其可作為前驅(qū)體進(jìn)行衍生反應(yīng)。氟化后的石墨烯及其衍生物即可作為納米功能性填料對(duì)聚氨酯等涂料實(shí)行間接氟摻雜，以降低涂料表面的空氣和水阻力系數(shù)，提高涂料的耐腐蝕、耐擦、刮、劃、耐水性能，以及自清潔性能等。而且石墨烯的共軛結(jié)構(gòu)能有效原位淬滅自由基，提高涂料的抗老化性能。項(xiàng)目特色創(chuàng)新點(diǎn)概述（限50字以內(nèi)）首次利用氟化石墨烯及其衍生物對(duì)聚氨酯等一系列涂料進(jìn)行有目的性的改性，系統(tǒng)探索改性實(shí)驗(yàn)的工藝流程并進(jìn)行有優(yōu)化，研究改性實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)機(jī)理，制備具有獨(dú)特性能的新一代的高性能涂料。項(xiàng)目組成員分工姓名主要研究工作漆勇負(fù)責(zé)人員安排，項(xiàng)目流程并參與實(shí)驗(yàn)何泰君負(fù)責(zé)討論記

6、錄并向老師學(xué)長(zhǎng)做定期書(shū)面匯報(bào)樊坤負(fù)責(zé)材料、數(shù)據(jù)的收集高之荷負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)過(guò)程操作的改進(jìn)及測(cè)試工作孟晨波研究技術(shù)路線及可行性分析一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介（研究?jī)?nèi)容、目的意義、具體目標(biāo)、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析及評(píng)價(jià)等）研究?jī)?nèi)容： 采用直接氟化技術(shù)，并嘗試改變反應(yīng)條件，制備宏量的不同氟碳比的氟化石墨烯。同時(shí)，將得到的不同氟碳比的氟化石墨烯與涂料（如聚氨酯涂料）在不同溶劑中共混，探究氟化石墨烯對(duì)涂料諸多性質(zhì)（如耐腐蝕性、親水性等）的影響作用，以及溶劑化效應(yīng)對(duì)反應(yīng)歷程的促進(jìn)作用，探索一套合理高效的以氟化石墨烯為填料改性涂料的化學(xué)工藝。目的意義：聚氨酯、聚丙烯酸涂料等常用的涂料，提高其性能對(duì)整個(gè)涂料領(lǐng)域都有重大意義。本實(shí)驗(yàn)利用

7、氟化石墨烯及其衍生物對(duì)具體的涂料進(jìn)行改性，有效地改善了石墨烯分散性和界面結(jié)合問(wèn)題，并且賦予其低摩擦系數(shù)，優(yōu)異介電和抗老化性能，使聚氨酯涂料在航空、航海以及耐絕緣和抗老化領(lǐng)域有著廣泛的潛在應(yīng)用。具體目標(biāo)：降低涂料表面的空氣和水阻力系數(shù)，提高涂料的耐腐蝕、耐擦、刮、劃、耐水性能，以及自清潔性能等。而且石墨烯的共軛結(jié)構(gòu)能有效原位淬滅自由基，提高涂料的抗老化性能。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀： 石墨烯是由單層碳原子組成的二維碳質(zhì)材料。近幾年來(lái)，石墨烯以其獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)等性能，成為了化學(xué)、物理、材料、電子等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。氟原子具有所有元素中最大的電負(fù)性，小的原子半徑，可形成強(qiáng)極性，高強(qiáng)度高能

8、量的化學(xué)鍵等特點(diǎn)，使得氟化石墨烯具備了獨(dú)特的負(fù)磁電阻性能、良好的分散性、寬的能隙、高的熱穩(wěn)定性、高的絕緣性能、高的透明性以及優(yōu)異的固體潤(rùn)滑性能等。Zboil R等制備了氟化石墨烯，并對(duì)比其與普通石墨烯以及氧化、氯化、溴化、碘化石墨烯的性能，證明其具有最強(qiáng)的穩(wěn)定性。Parry等研究了氟化石墨烯的結(jié)構(gòu)以及導(dǎo)電性，發(fā)現(xiàn)雖然石墨烯是良好的導(dǎo)體，但是氟化石墨烯卻是絕緣體。Wei 等研究了氟化石墨烯的良好的介電性，并初步提出了影響其介電性的原因-主體擾動(dòng)理論。四川大學(xué)王旭等采用直接氟化的方法，首次宏量制備得到了單層含量較高的氟化石墨烯，并對(duì)其物理和化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)表征。 前些年國(guó)外已有石墨烯與聚氨酯涂料

9、共混的研究，聚氨酯的結(jié)構(gòu)是矩陣式的結(jié)構(gòu)，而石墨烯的結(jié)構(gòu)具有納米性，石墨烯能使聚氨酯相互分離，同時(shí)石墨烯也很好的分散在聚氨酯的結(jié)構(gòu)中。所以在聚氨酯嵌入有功能化低缺陷的石墨烯納米帶，經(jīng)過(guò)共混表征之后發(fā)現(xiàn)聚氨酯復(fù)合膜材料的氣體阻隔性和機(jī)械性能有大幅度的提高。 聚多巴胺涂層石墨烯作為聚氨酯的多功能納米填料提升了機(jī)械性能，抗紫外線性能，電電導(dǎo)率和EMI屏蔽性能，可以作為質(zhì)量輕堅(jiān)固耐用的EMI屏蔽涂料。Wenshi Ma等將氨丙基三乙氧基硅烷修飾的石墨烯（AFG）與聚氨酯涂料共混，成功改善了其熱性能和機(jī)械性能。T. Bharathidasan等制備的聚二甲硅氧烷(PDMS)-氟化氧化石墨烯（FGO）混合涂

10、層具有高疏水和疏油性。國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有將石墨烯與涂料共混的簡(jiǎn)單嘗試，但是由于氟化技術(shù)等因素的限制，并沒(méi)有系統(tǒng)研究不同F(xiàn)/C比的氟化石墨烯與不同涂料的共混實(shí)驗(yàn)。本小組依托四川大學(xué)高分子學(xué)院劉向陽(yáng)課題組在直接氟化方面的優(yōu)勢(shì)，有條件進(jìn)行更系統(tǒng)的探索。二、研究技術(shù)路線及可行性分析研究技術(shù)路線：1利用不同的氟化工藝制備不同F(xiàn)/C的氟化石墨烯。2以氟化石墨烯為前驅(qū)體有目的性地對(duì)其進(jìn)行衍生反應(yīng)，如氨基化氟化石墨烯提高與聚氨酯涂料的反應(yīng)活性。3控制反應(yīng)條件解決氟化石墨烯及其衍生物在涂料中的分散性難題，增強(qiáng)氟化石墨烯與具體涂料的界面強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)涂料性能的提高?？尚行苑治觯悍┚哂辛己玫姆稚⑿浴⒏叩臒岱€(wěn)定性、高

11、的絕緣性能（10G，可調(diào)）、寬的能隙（3.8ev，可調(diào)）、高的透明性以及優(yōu)異的固體潤(rùn)滑性能等，但由于受到氟化石墨烯制備新技術(shù)和新原理缺乏的限制，目前氟化石墨烯制備研究仍處于初步探索階段，其潛在的應(yīng)用功能性研究還是空白。本項(xiàng)目依據(jù)四川大學(xué)在氟化石墨烯制備技術(shù)研究方面的優(yōu)勢(shì)，擬將納米氟化石墨烯引入到涂料中，以期制備具有獨(dú)特性能的新一代高性能涂料。三、對(duì)項(xiàng)目的參與興趣和已有的知識(shí)積累或?qū)嵺`基礎(chǔ)參與興趣：本小組成員均是高分子材料系二年級(jí)學(xué)生，目前氟化石墨烯制備研究仍處于初步探索階段，在對(duì)其他涂料改性論文的閱讀學(xué)習(xí)后，認(rèn)為氟化石墨烯亦是一種改性的良好材料。實(shí)踐基礎(chǔ)：二年級(jí)寒假期間，到實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)并實(shí)驗(yàn)了三

12、周，基本掌握了氟化石墨烯的制備方法流程，也學(xué)會(huì)操作一些基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，對(duì)實(shí)驗(yàn)室已較為熟悉。四、研究計(jì)劃和進(jìn)度（可就文獻(xiàn)查詢、社會(huì)調(diào)查、方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)據(jù)處理、研制開(kāi)發(fā)、撰寫(xiě)論文或研究報(bào)告、結(jié)題和答辯、成果推廣、論文發(fā)表、專(zhuān)利申請(qǐng)等工作逐項(xiàng)進(jìn)行安排）實(shí)驗(yàn)工作進(jìn)展：熟練的調(diào)控相應(yīng)的工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)氟化石墨烯結(jié)構(gòu)包括F/C比和碳氟鍵屬性的調(diào)控。能夠大量制備不同F(xiàn)/C比特別是高F/C比的石墨烯。借助以氟化石墨烯為前驅(qū)體進(jìn)行有目的性的衍生反應(yīng)，進(jìn)行化學(xué)修飾改性。目前本小組已經(jīng)進(jìn)行了一系列氟化石墨烯與TPU的共混改性試驗(yàn)。下一計(jì)劃安排：將氟化石墨烯及其衍生物引入不同的涂料中，探索間接氟摻雜對(duì)體系性能

13、影響以及相關(guān)性能的表征實(shí)驗(yàn)。2014年12月-2015年3月，資料查詢。相關(guān)領(lǐng)域資料查詢和文獻(xiàn)學(xué)習(xí)包括石墨烯的化學(xué)修飾以及其在聚合物領(lǐng)域的應(yīng)用。2015年3月-2016年8月1 控制不同工藝參數(shù)制備不同F(xiàn)/C比石墨烯，并探索其衍生化反應(yīng);2 具體涂料性能測(cè)試;3 整理數(shù)據(jù)。五、項(xiàng)目研究支撐條件1、 劉向陽(yáng)課題組在氟化石墨烯制備技術(shù)研究方面具有優(yōu)勢(shì)，可以提供大量不同F(xiàn)/C比的氟化石墨烯。2、 項(xiàng)目申請(qǐng)的經(jīng)費(fèi)支持3、 高分子材料工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和高分子實(shí)驗(yàn)中心提供實(shí)驗(yàn)設(shè)備的支持。4、本項(xiàng)目組成員對(duì)于科學(xué)研究有著濃厚的興趣，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，所積累的理論知識(shí)和實(shí)踐動(dòng)手能力均能保證本項(xiàng)目課題的如期完成。六、預(yù)期提供的成果形式1.文獻(xiàn)資料綜述 2.調(diào)查報(bào)告 3.研究論文 4.開(kāi)發(fā)軟件 5.設(shè)計(jì) 6.硬件研制； 7.申請(qǐng)專(zhuān)利 8.其他 名稱(chēng)： 七、項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)概算(包括調(diào)研、耗材、資料、發(fā)表論文、印刷等費(fèi)用)實(shí)驗(yàn)原料費(fèi)：涂料3000元 石墨烯 250