大創(chuàng)申請書書

1、For pers onal use only in stud and research; not for commer ci a l use薆蚄大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目申報書羆項目名稱： 氟化石墨烯及其衍生物/涂料應(yīng)用功能性研究莆項目負責(zé)人:漆勇羈所在學(xué)院：吳玉章學(xué)院螈專業(yè)年級：高分子材料與工程2013級莇學(xué)號：20螄手 機螀電子郵箱:袈指導(dǎo)教師：劉向陽李保印螈項目起止年月：2014 年12月至2016 年8月薆項目參與學(xué)生人數(shù)：5螃羇裊四川大學(xué)教務(wù)處制莁填寫說明莁一、凡申報 四川大學(xué)“大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃” 必須填寫本申報書。創(chuàng)新訓(xùn)練 計劃項目是本科生個人或團隊，在導(dǎo)師指導(dǎo)下，自主完成創(chuàng)新性研究

2、項目設(shè)計、 研究條件準備和項目實施、研究報告撰寫、成果（學(xué)術(shù)）交流等工作。蚇二、“項目所屬一級學(xué)科” 是指教育部 1998 年頒布的“普通高等學(xué)校本科 專業(yè)目錄”中的哲學(xué)、經(jīng)濟學(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 個一級學(xué)科門類中的一種或多種 （跨學(xué)科）。膄三、“項目開展支撐平臺“ 指支撐本項目開展的校、院級教學(xué)實驗中心、科 研實驗室等，表中填寫有關(guān)實驗室名稱，可以多個。莄四、“項目組成員” 人數(shù)原則上不超過五人蒁五、報送本申報書時，一式 2 份，并報送申報書電子文檔。肈六、本書應(yīng)該填寫完整、內(nèi)容詳實、表達準確，數(shù)字一律填寫阿拉伯?dāng)?shù)字 袆七、打印格式與裝訂膃（

3、 1）紙張為 A4 大小，雙面打??；薁（2）文中小標題為四號、仿宋、加黑；葿（ 3）欄內(nèi)正文為小四號、仿宋；莃（4）左側(cè)距邊界 1 厘米裝訂。袁蟻項目名稱蚅氟化石墨烯及其衍生物/涂料應(yīng)用功能性研究肅申請經(jīng)費蝕19000.00元螁起止時間肆 2014年12月至2016年8月蒃項目所屬一級學(xué)科蚃工學(xué)袁項目開展支撐平臺蕆咼分子材料工程國家重點實驗室、咼分子實驗中心膅項目負責(zé)人基本信息蒂姓名袀學(xué)號袈專業(yè)年級蚃所在學(xué)院薂漆勇節(jié)20芆高分子材料2013級蚆吳玉章學(xué)院莁性別莁手機蚇電子郵箱膄身份證號莄男蒁肇祎膃項目組成員基本信息薁序號葿1芄2袂3蟻4袀姓名/性別肆何泰君羅螁肇螇學(xué)號蚄20袁蕆膅蒂專業(yè)年級袁高

4、分子材料2013 級袈羇-+- 芁羈所在學(xué)院艿高分子科學(xué) 與工程學(xué)院蒞芄肀莆手機肇肅膀螇薅電子郵相身份證號簽名指導(dǎo)教師基本信息姓名所在學(xué)院或單位研究方向職稱/職務(wù)劉向陽高分子科學(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/年齡手機電子郵箱簽名男/45項目內(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 持殊性質(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題且賦予其獨特性質(zhì)。其獨特的碳氟

5、鍵屬 性提供的活性位點使其可作為前驅(qū)體進行衍生反應(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聚氨酯等涂料實行 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、戈V、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。項目特色創(chuàng)新點概述（限50字以內(nèi)）首次利用氟化石墨烯及其衍生物對聚氨酯等一系列涂料進行有目的性的改 性，系統(tǒng)探索改性實驗的工藝流程并進行有優(yōu)化，研究改性實驗的反應(yīng)機理， 制備具有獨特性能的新一代的高性能涂料。項目組成員分工姓名主要研究工作漆勇負責(zé)人員安排，項目流程并參與頭驗何泰君負責(zé)討論記錄并向老師學(xué)長做

6、定期書面匯報樊坤負責(zé)材料、數(shù)據(jù)的收集咼之何負責(zé)實驗過程操作的改進及測試工作孟晨波研究技術(shù)路線及可行性分析一、項目簡介（研究內(nèi)容、目的意義、具體目標、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分 析及評價等） 研究內(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，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)對反應(yīng)歷程的促進作用，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，提高其性能對整個涂料領(lǐng)域都有重 大意義。本實驗利用氟化

7、石墨烯及其衍生物對具體的涂料進行改性，有效地改 善了石墨烯分散性和界面結(jié)合問題，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：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、戈V、 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，石墨烯以其獨特的 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。氟原子具有所有元素中最大的電負性，小的原子半徑，可 形成強極性

8、，高強度高能量的化學(xué)鍵等特點，使得氟化石墨烯具備了獨特的負 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)異的固體潤滑性能等。Zbo? il R等制備了氟化石墨烯，并對比其 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，并對其物理 和化學(xué)結(jié)構(gòu)進行了詳細表征。前

9、些年國外已有石墨烯與聚氨酯涂料共混的研究，聚氨酯的結(jié)構(gòu)是矩陣式的 纟吉構(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械性能。T. Bharathidasan 等制備的聚二甲硅氧

10、烷（PDMS-氟化氧化石墨烯（FGO混合涂層具有咼疏水和疏油性。國內(nèi)外已經(jīng)有將石墨烯與涂料共混的簡單嘗試，但是由于氟化技術(shù)等因素 的限制，并沒有系統(tǒng)研究不同 F/C比的氟化石墨烯與不同涂料的共混實驗。本 小組依托四川大學(xué)高分子學(xué)院劉向陽課題組在直接氟化方面的優(yōu)勢，有條件進 行更系統(tǒng)的探索。、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/C的氟化石墨烯。2. 以氟化石墨烯為前驅(qū)體有目的性地對其進行衍生反應(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，增強氟 化石墨烯與具體涂料的界面強度，實現(xiàn)對涂料性能的

11、提高。可行性分析：氟化石墨烯具有良好的分散性、高的熱穩(wěn)定性、高的絕緣性能（10GQ,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，擬將納米氟化石墨烯引入到涂料 中，以期制備具有獨特性能的新一代高性能涂料。三、對項目的參與興趣和已有的知識積累或?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，在對其他涂料改性論文的閱讀學(xué)習(xí)后，認為氟化石

12、墨 烯亦是一種改性的良好材料。實踐基礎(chǔ)：二年級寒假期間，到實驗室學(xué)習(xí)并實驗了三周，基本掌握了氟化石 墨烯的制備方法流程，也學(xué)會操作一些基礎(chǔ)的實驗設(shè)備，對實驗室已較為熟悉。四、研究計劃和進度（可就文獻查詢、社會調(diào)查、方案設(shè)計、實驗研 究、數(shù)據(jù)處理、研制開發(fā)、撰寫論文或研究報告、結(jié)題和答辯、成果 推廣、論文發(fā)表、專利申請等工作逐項進行安排）實驗工作進展：熟練的調(diào)控相應(yīng)的工藝參數(shù)，實現(xiàn)對氟化石墨烯結(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/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)體進行有目的性的衍生反應(yīng)，進行化學(xué)修飾改性。目前本小組已經(jīng)進行了一系列氟化石墨烯與 TPU

13、的共混改性試驗。下一計劃安排：將氟化石墨烯及其衍生物引入不同的涂料中，探索間接氟摻雜對體系性能影響 以及相關(guān)性能的表征實驗。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/C比石墨烯，并探索其衍生化反應(yīng)；2 具體涂料性能測試；3.整理數(shù)據(jù)。五、項目研究支撐條件1、 劉向陽課題組在氟化石墨烯制備技術(shù)研究方面具有優(yōu)勢，可以提供大量不同F(xiàn)/C比的氟化石墨烯。2、項目申請的經(jīng)費支持3、高分子材料工程國家重點實驗室和高分子實驗中心提供實驗設(shè)備的支持。4、本項目組成員對于科學(xué)研究有著濃厚的興趣，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，所積累的理 論知識和實踐動手能力均能保證本項目課題的如期完成。六、預(yù)期提供的成果形式1. 文獻資料綜述2. 調(diào)查報告 3. 研究論文 4.開發(fā)軟件5. 設(shè)計6.硬件研制；7. 申請專利8. 其他名稱：七、項目經(jīng)費概算（包括調(diào)研、耗材、資料、發(fā)表論文、印刷等費