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第 3 期 王瑞平，等: 纳米纤维素/环氧树脂复合物用作柔性有机太阳能电池基底 ·503·

处是羧酸基团中 C==O 的伸缩振动峰。Epoxy 的红
外光谱图中，910 cm –1 处是环氧基团的吸收峰。从
复合膜的谱图中可以看到并没有新的特征峰产生，
说明 CNF 膜与 Epoxy 之间是物理交联，并没有产生
化学结合，复合膜的谱图可以看做是 CNF 和 Epoxy
谱图的叠加。因此，CNF 对 Epoxy 热性能的影响可
能是 CNF 在 Epoxy 网络中物理交联穿插造成的。
2.4 机械性能和表面平整度测试
柔性 OSC 因为经常卷曲，同时基底材料对器件
起支撑和保护作用，因此要求基底具有良好的机械
性能。复合膜的力学性能和表面性能测试见图 4。

a—TMA 分析；b—热膨胀系数分析；c—热分解温度分析；d—
CNF、Epoxy、CNF/Epoxy 的红外谱图

图 3 不同基底材料的热性能分析及红外光谱图
Fig. 3 Thermal performance analysis results and FTIR
spectra of different substrate materials

Epoxy 玻璃化温度提高。从图 3a 中可以看到，当温
度低于玻璃化温度时，曲线变化缓慢，样品尺寸变
化较小，随着温度的升高，当高于玻璃化温度后曲
线变化明显，样品尺寸变化增大，热变形程度增加。
图 3b 是 Epoxy 和 CNF/Epoxy 复合膜的热膨胀系数。
–5
从图中可以看出，Epoxy 的热膨胀系数为 4.6×10
–1
K ，CNF 的添加显著降低了 Epoxy 的热膨胀系数，
–5
复合后薄膜的热膨胀系数降低了 58.6%，为 1.9×10
–1
K 。热膨胀系数的降低是由于添加了热膨胀系数为
–1
–6
2.8×10 K 的 CNF，使浸渍后的 CNF/Epoxy 复合
薄膜能够有效抑制环氧树脂分子的高热膨胀系数，
保留了 CNF 的优良热稳定性；另外，由于 CNF 的
添加，降低了 Epoxy 在热作用下分子的松弛作用，
从而减缓了复合膜的热变形进程，提高了尺寸稳定

性。图 3c 是 CNF、Epoxy 和复合膜的热分解温度曲 a—应力-应变曲线；b—AFM 图；c—三维 AFM 图

线。从图中可以看到，CNF 的初始分解温度在 220 图 4 CNF/Epoxy 复合膜的力学性能和表面性能
℃左右，Epoxy 的初始分解温度较高，在 340 ℃左 Fig. 4 Mechanical properties and surface properties of
CNF/Epoxy composite film
右，复合后初始分解温度略有降低，但从图中可以
看到在初始分解阶段，复合膜和 Epoxy 的失重率差 图 4a 是 CNF、Epoxy 和 CNF/Epoxy 复合膜的
别较小，所以 CNF 对 Epoxy 热分解温度基本没有影 应力-应变曲线。与 Epoxy 膜相比，复合膜的抗张强
响。图 3d 是 CNF、Epoxy 和复合膜红外光谱图。CNF 度和杨氏模量分别提高了 43.9%和 45.7%。说明 CNF
–1
的红外谱图中，3342 cm 处是羟基的伸缩振动吸收 在 Epoxy 中起到了明显的增强效果，提高了 Epoxy
–1
峰，2900 cm 处是 C—H 的伸缩振动峰，1735 cm –1 的机械性能。这是由于纳米尺寸的 CNF 通过氢键形