《Polymer》：Enhanced Electrical and Corrosion-Resistant Behavior of Graphene-Reinforced PTFE composites via solid state synthesis
编辑推荐：
PTFE/石墨烯纳米复合材料通过固态合成法结合球磨和石磨工艺制备，形成分隔导电网络，提升电导率至7.1×10?2 S/cm，同时显著增强耐腐蚀性，归因于石墨烯网络阻碍电解质扩散并提高热稳定性。
T.M.A.Iqbal Bin Belal | Md. Arif Hossain Chowdhury Anik | Farin Jahan Oni | Mostafa Abrar Mahir | Emon Ahmed | Md. Masrur Rahman Udoy | Shad Inquiad Mim | Aninda Nafis Ahmed | Ahmed Sharif
孟加拉工程技术大学（BUET）材料与冶金工程系，达卡，孟加拉国
摘要
聚四氟乙烯（PTFE）以其化学惰性和耐热性而闻名。然而，其固有的电绝缘性能以及对活性离子的渗透性限制了其在先进电子和腐蚀防护领域的应用。在这项研究中，通过结合球磨和石磨方法的简单固态合成路线制备了性能优异的PTFE/石墨烯纳米复合材料，成功地将石墨烯纳米片（GNPs）均匀分散在氟聚合物基体中。基于X射线衍射和扫描电子显微镜的结构表征表明，可以在不破坏PTFE半结晶性的情况下形成分离的渗透石墨烯网络。纳米复合材料表现出典型的渗流行为，并使电导率提高了两个数量级（σ = 7.1×10^-2 S/cm）。在3.5 wt% NaCl溶液中的电化学阻抗谱（EIS）和电位动态极化研究表明，其耐腐蚀性显著提高：腐蚀电位（Ecorr）变得更负（-0.188 V），腐蚀电流密度（icorr）降低到1.24 μA/cm^2。这种优异的性能归因于“迂回路径”效应，即高长径比的石墨烯网络有效抑制了电解质的扩散，这从电荷转移电阻Rct显著增加到10.3 kΩ得到证实。在氧化气氛下的差示扫描量热（DSC）分析表明，虽然石墨烯的加入保持了PTFE约340°C的特征熔点，但促进了界面应力松弛，并在510°C以上保持了良好的热稳定性。这些发现表明，所开发的PTFE/石墨烯纳米复合材料是恶劣环境中用于静电消散（ESD）和腐蚀防护的双功能材料。
章节摘录
引言
聚四氟乙烯（PTFE）作为一种高性能氟聚合物而广受认可。由于其卓越的高热稳定性、化学惰性和低摩擦系数，在航空航天、化学加工和电子工业中得到广泛应用[1]。然而，其固有的电绝缘性质（电导率=10^-18 S/cm）在需要静电消散（ESD）或电磁干扰（EMI）屏蔽的应用中带来了挑战。
材料
聚四氟乙烯（PTFE）粉末作为聚合物基体使用，石墨烯纳米片作为导电填料。所有材料均为分析级，未经进一步纯化即可使用。原始石墨烯的纯度超过99%，横向尺寸小于1微米，中值粒径（D50）小于30微米。原始石墨烯的结构非常薄，厚度在0.8至1.6纳米之间。
X射线衍射
为了验证合成复合材料的晶体结构、相纯度和结晶度，在室温下使用Cu作为阳极材料进行了XRD分析，X射线能量为40 mA和45 kV。图2展示了纯聚四氟乙烯（PTFE）粉末及其含有3wt%、5wt%和7wt%石墨烯的复合材料的晶体结构，图S2显示了石墨烯纳米片的XRD谱图。这些谱图提供了关于材料相组成的信息。
结论
本研究采用无溶剂固态合成路线成功制备了PTFE/石墨烯纳米复合材料。该方法实现了均匀的石墨烯纳米片分散，同时保持了PTFE基体的结构完整性。主要发现包括：
- 电导率：
在7 wt%的负载量下，电导率急剧增加至7.1 ×10^-2 S/cm，证实形成了与经典渗流理论一致的导电网络。
- 耐腐蚀性：
作者贡献声明
- Aninda Ahmed：
方法学、研究、数据分析。
- Ahmed Sharif：
文章撰写 – 审稿与编辑、监督、资源协调、概念构思。
- Md. Udoy：
文章撰写 – 审稿与编辑、方法学、数据分析。
- Shad Inquiad Mim：
文章撰写 – 审稿与编辑、研究、数据分析。
- Mostafa Mahir：
文章撰写 – 审稿与编辑、方法学、数据分析。
- Emon Ahmed：
文章撰写 – 审稿与编辑、方法学、数据分析。
- Md. Anik：
原稿撰写、方法学、研究。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。
科学写作中的人工智能声明
作者声明他们在写作过程中未使用任何人工智能及辅助技术。
资金来源
本研究未获得公共部门、商业机构或非营利组织的任何特定资助。
致谢
作者感谢孟加拉工程技术大学（BUET）的基础研究资助。
