Sol-Gel induzierte Leitfähigkeitsmodulation von Netzwerken aus Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) und deren Ursachen

Erismis, Harun

This work addresses a new method for preparing a highly conductive layer of a carbon nanotube/sol-gel composite. Therefore thin CNT networks are first applied to a nonelectricallyconductive substrate and then penetrated with sol-gel during the dip coatingprocess. Beside CNT networks including a dispersant agent this method was also appliedfor dispersant agent free ones. Thermal processing of the coating thereby allowsthe change in the electrical properties of the composite due to thermally induced densificationof the sol-gel.Due to the potential of the equivalent processing of sol-gel free CNT networks, it is alsopossible to study the influence of the sol-gel to the CNT networks. In the course of theunexpectedly high electrical conductivity of thermally special treated CNT/sol-gel composites(compared to the sol-gel free equivalent) morphological and temperature dependentelectrical properties were studied. Through the adaptation of theoretical models onthe experimental data specific values of the coatings were created and compared witheach other. It turned out that an optimized electrical CNT-CNT contact is mainly responsiblefor the improved electrical properties compared to the sol-gel free reference.

Diese Arbeit behandelt eine neue Methode zur Herstellung einer hochleitfähigen Schicht aus einem CNT/Sol-Gel Verbund. Dazu werden zunächst dünne CNT Netzwerke auf eine lektrisch nicht leitfähiges Substrat aufgebracht und anschließend mit dem Sol-Gel imTauchbeschichtungsverfahren penetriert. Neben dispergentbehafteten CNT Netzwerken wird diese Methode ebenso für dispergentfreie angewendet. Anschließende thermische Prozessierungen der Beschichtungen erlauben dabei die Veränderung der elektrischen Eigenschaften des Komposits aufgrund thermisch induzierter Verdichtungsmechanismen des Sol-Gels.Aufgrund der Möglichkeit der äquivalenten Prozessierung von Sol-Gel freien CNT Netzwerken ist es darüber hinaus möglich, den Einfluss des Sol-Gels auf die CNT Netzwerke zu studieren. Im Zuge dessen wird die unerwartet erhöhte elektrische Leitfähigkeit thermisch speziell behandelter CNT/Sol-Gel Komposite (im Vergleich zum Sol-Gel freien Äquivalent) betrachtet und anhand morphologischer Untersuchungen und temperaturabhängigen elektrischen Eigenschaften die Auswirkungen des Sol-Gels auf das CNT Netzwerk beurteilt. Durch die Anpassung von theoretischen Modellen an die gefundenen experimentellen Daten konnten hierzu spezifische Kennwerte der Beschichtungen ermittelt und miteinander verglichen werden. Es stellte sich heraus, dass ein optimierter elektrischer CNT-CNT Übergang der Komposite maßgeblich verantwortlich für die verbesserten elektrischen Eigenschaften gegenüber der Sol-Gel freien Referenz ist.

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Erismis, Harun: Sol-Gel induzierte Leitfähigkeitsmodulation von Netzwerken aus Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) und deren Ursachen. 2011.

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