氧化锌纳米棒对聚乙烯醇/羧甲基纤维素复合材料结构、热学、介电及电学性能的影响

摘要： 通过化学气相沉积法（CVD）制备的氧化锌纳米棒经透射电镜（TEM）测定，其长度介于104.12至307.64纳米之间，直径介于21.17至55.88纳米之间。采用浇铸法制备了聚乙烯醇/羧甲基纤维素纳米复合材料与氧化锌（ZnO）。采用多种方法对制备样品进行表征：X射线衍射分析显示这些聚合物样品具有非晶特性，且添加过程使其非晶程度增加；傅里叶变换红外光谱（FTIR）证实了ZnO纳米棒与PVA/CMC共混物的相互作用；扫描电子显微镜（SEM）支持了掺杂剂在聚合物基体中的分散状态；差示扫描量热法（DSC）和热重分析（TGA）用于研究薄膜的热行为，发现导电性最高的聚合物材料具有较低的玻璃化转变温度。通过复阻抗谱法分析了不同温度下作为频率函数的导电性与介电行为，交流电导率符合琼斯彻定律，而直流电导率呈现阿伦尼乌斯行为并随温度升高而增强，且薄膜的活化能随ZnO纳米棒含量增加而降低。纯共混物与纳米复合材料的介电性能因ZnO纳米棒的加入得到提升，且表现出显著的温度依赖性。频率指数（s）与所提出的势垒跳跃模型关联方程高度吻合。这些纳米复合材料样品中直流与交流电导率的显著提升，使其成为电化学器件应用的潜在候选材料。