Preparation, Characterization and Application of Cellulose Matrix Composites
Loading...
Date
2024-12-13
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
V současné době byly učiněny významné pokroky ve vývoji elektronických komponent a zařízení umožňující vytváření lehkých, odolných a ekologicky šetrných vodivých materiálů vhodných pro širokou škálu aplikací. Tato práce je zaměřena na inovativní přístupy k vývoji takových materiálů, se zdůrazněním jejich potenciálních multifunkčních projevů.
První část práce je zaměřena na vytvoření hybridní membrány celulóza/oxid grafénu (GO) prostřednictvím procesu ekologického síťování silanu, který se vyznačuje jednoduchostí a minimální ekologickou stopou. Tato membrána se vyznačuje výjimečnými vlastnostmi, hydrofobní povahou, podporující samočistící schopnosti. Tato optimalizovaná hybridní membrána také dosahuje podstatného snížení povrchového odporu na hodnotu 720,69 . Rychlá tepelná odezva hybridní membrány, která se je schopna zahřát i zchladit během pouhých 5 sekund, spolu s její elektrotepelnou stabilitou, ji předurčuje pro aplikace v dynamických prostředích, jako jsou inteligentní textilie a elektrická topná zařízení.
Druhá část práce se zaměřuje na modifikaci viskózových netkaných textilií pomocí 3-merkaptopropyltrimethoxysilanu (3-MT), pro usnadnění procesu pokovování částicemi mědi. Tento inovativní přístup vede k zavedení skupin SH na povrch viskózy, což výrazně zlepšuje její afinitu k iontům mědi. Modifikovaný materiál vykazuje zlepšenou odolnost proti korozi se snížením rychlosti koroze o 58 % ve srovnání s jeho nemodifikovaným protějškem. Navíc jeho odezva zahřívání Joule je pozoruhodně rychlá, nastává během 10 sekund při nízkém použitém napětí 1 V a vykazuje výjimečnou účinnost stínění proti elektromagnetickému rušení (EMI) s hodnotou přesahující 50 dB. Díky tomu je materiál vhodným kandidátem pro chytré oblečení, stínící bariéry EMI a senzory.
Získané výsledky jsou důležité pro budoucí směr vývoje elektronických zařízení, se zaměřením na udržitelnost, efektivitu a integraci nových materiálů pro zlepšenou výkonnost a funkcionalitu.
In recent advancements within the realm of electronic components and devices, significant strides have been made towards creating light-weight, durable, and environmentally friendly conductive materials suitable for a wide range of applications. This thesis highlights innovative approaches towards the development of such materials, emphasizing their potential in revolutionizing future electronic devices with multifunctional capabilities. The first part of this work delineates the creation of a cellulose/graphene oxide (GO) hybrid membrane via an eco-friendly silane crosslinking process, marked by simplicity and a minimal environmental footprint. This membrane showcases exceptional characteristics, a hydrophobic nature, enabling self-cleaning capabilities. This optimized sample also achieves a substantial reduction in surface resistivity, bringing it down to 720.69 . The hybrid membrane's rapid thermal response, capable of both heating and cooling within a mere 5 seconds, alongside its electrothermal stability, earmarks it for applications in dynamic environments like smart textiles and electric heating devices. The second part of this work focuses on the modification of viscose nonwovens with 3-Mercaptopropyltrimethoxysilane (3-MT) to facilitate an enhanced copper plating process. This innovative approach leads to the introduction of SH groups on the viscose surface, significantly improving its affinity for copper ions. The modified material showcases an improved corrosion resistance, with a reduction in corrosion rate by 58% compared to its unmodified counterpart. Furthermore, its Joule heating response is notably swift, occurring within 10 seconds at a low applied voltage of 1 V, and it demonstrates exceptional electromagnetic interference (EMI) shielding effectiveness, with a value exceeding 50 dB. It makes the material as a versatile candidate for smart clothing, EMI shielding barriers, and sensors. In summary, this work provides promising insights into the future direction of electronic device development, focusing on sustainability, efficiency, and the integration of novel materials for enhanced performance and functionality.
In recent advancements within the realm of electronic components and devices, significant strides have been made towards creating light-weight, durable, and environmentally friendly conductive materials suitable for a wide range of applications. This thesis highlights innovative approaches towards the development of such materials, emphasizing their potential in revolutionizing future electronic devices with multifunctional capabilities. The first part of this work delineates the creation of a cellulose/graphene oxide (GO) hybrid membrane via an eco-friendly silane crosslinking process, marked by simplicity and a minimal environmental footprint. This membrane showcases exceptional characteristics, a hydrophobic nature, enabling self-cleaning capabilities. This optimized sample also achieves a substantial reduction in surface resistivity, bringing it down to 720.69 . The hybrid membrane's rapid thermal response, capable of both heating and cooling within a mere 5 seconds, alongside its electrothermal stability, earmarks it for applications in dynamic environments like smart textiles and electric heating devices. The second part of this work focuses on the modification of viscose nonwovens with 3-Mercaptopropyltrimethoxysilane (3-MT) to facilitate an enhanced copper plating process. This innovative approach leads to the introduction of SH groups on the viscose surface, significantly improving its affinity for copper ions. The modified material showcases an improved corrosion resistance, with a reduction in corrosion rate by 58% compared to its unmodified counterpart. Furthermore, its Joule heating response is notably swift, occurring within 10 seconds at a low applied voltage of 1 V, and it demonstrates exceptional electromagnetic interference (EMI) shielding effectiveness, with a value exceeding 50 dB. It makes the material as a versatile candidate for smart clothing, EMI shielding barriers, and sensors. In summary, this work provides promising insights into the future direction of electronic device development, focusing on sustainability, efficiency, and the integration of novel materials for enhanced performance and functionality.
Description
Subject(s)
Celulóza, Vodivé materiály, Zesítění silanizací, Joulův ohřev, Stínění elektromagnetického rušení (EMI), Charakterizace materiálů.