上海制造石墨烯復(fù)合材料圖片

還原石墨烯以及改性的石墨烯已經(jīng)被用在藥物載體、活細(xì)胞成像、生物分子檢測等生物領(lǐng)域[50]。相比于碳納米管，石墨烯基材料在生物領(lǐng)域的應(yīng)用有著明顯的優(yōu)勢。首先，它不含金屬催化劑等雜質(zhì)，因此不會對細(xì)胞產(chǎn)生生物應(yīng)激。其次，改性的石墨烯的分散不需要表面活性劑而且具有更好的水溶性。再次，石墨烯極高的比表面積能使載藥量**提高。改性石墨烯同樣也被用在一些生物器件上，檢測生物細(xì)胞以及生物分子。它能作為界面對單個細(xì)菌進行識別，也能作為無標(biāo)記，可逆DNA檢測器，或是作為一種極性特定的分子晶體吸附蛋白質(zhì)/DNA[123]。氧化石墨易于接枝改性，可與復(fù)合材料進行原位復(fù)合。上海制造石墨烯復(fù)合材料圖片

外，其他方面的應(yīng)用也和聚合物導(dǎo)電性的提升緊密相關(guān)。例如，應(yīng)用原位聚合法可以將氧化石墨烯與導(dǎo)電聚合物材料進行復(fù)合。這一方法可以在保證制備得到的超級電容器電極高充放電性能和高穩(wěn)定性的同時提升電容器的安全性。聚合物和氧化石墨烯復(fù)合材料已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于電容器電極材料中，制備的電容器電極材料的比電容可達421.4F/g甚至更高50-52。因此，還原后的氧化石墨烯作為填料對提升聚合物的導(dǎo)電性能具有明顯的效果，極大地促進了各種高分子材料在電容器及多種電子元件生產(chǎn)中的應(yīng)用。福建新型石墨烯復(fù)合材料類型石墨烯產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電子器件、儲能材料、傳感器、半導(dǎo)體、航天、復(fù)合材料以及生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。

太陽能電池或光伏電池可以將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能。光伏裝置通常由陽極、陰極和之間的活性材料層組成，其中陰極是透明的，以便陽光能夠通過。目前，其商業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵在于提高功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)，同時通過開發(fā)高性能的活性層和電極材料來降低成本。石墨烯是碳原子以sp2雜化形成的獨特蜂窩巢狀的二維晶體，單層石墨烯的厚度只有0.334nm，其比表面積高達2600m2/g[92]，室溫下電子遷移率約為20000cm2·V·s-1[93]，力學(xué)強度高達1060GPa，單層吸光率只有2.3％[94]。石墨烯獨特的光電性質(zhì)，使其及衍生材料被廣泛應(yīng)用于透明電極[95]、對電極[96]、和電荷傳輸層[92]等結(jié)構(gòu)。

石墨烯（graphene）是近幾年來發(fā)展起來的一種新型二維無機納米材料，自從其發(fā)現(xiàn)以來，石墨烯在化學(xué)、物理、材料、電子等各個領(lǐng)域顯示了廣闊的應(yīng)用前景。尤其是它極高的機械強度，出色的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，以及豐富的來源（石墨），使其能作為一種理想的無機納米填料來制備聚合物復(fù)合材料。但是目前為止，石墨烯材料的大規(guī)模制備，以及如何將石墨烯均勻地分散到聚合物基體中并且優(yōu)化石墨烯與聚合物基體之間的界面作用力一直是科學(xué)界及工業(yè)界尚待解決的難題。本學(xué)位論文圍繞著這些問題，運用了多種新穎的方法實現(xiàn)了對石墨烯以及功能化石墨烯材料的合成，并制備了多種高性能的石墨烯/聚合物復(fù)合材料，這些材料在航空、運輸、生物醫(yī)藥等方面具有潛在的應(yīng)用價值。利用氧化石墨烯制備的石墨烯導(dǎo)熱膜，導(dǎo)熱系數(shù)高。

由于表面富含活性含氧基團，能與一些含極性基團的聚合物產(chǎn)生較強的作用力，所以氧化石墨烯通常被作為一種納米填料添加到聚合物當(dāng)中以增強聚合物的物理性能。Liang等人報道了用氧化石墨烯增強聚乙烯醇的研究，他們發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯添加量*為0.7wt%時，聚合物的力學(xué)性能就得到了***的提高，如楊氏模量提高了76%，而比較大拉伸強度提高了62%[62]。Cai等人利用氧化石墨烯增強聚氨酯，發(fā)現(xiàn)當(dāng)氧化石墨烯添加量為4.4wt%時，聚合物基體的楊氏模量和硬度分別增加了900%和327%[63]。Xu等人同樣制備了氧化石墨烯/聚乙烯醇復(fù)合材料，不過他們用了一種新穎的抽濾成膜的方式，在得到的復(fù)合材料薄膜中，由于真空抽濾產(chǎn)生的向下的吸引力，使二維的氧化石墨烯片層以有序的狀態(tài)排列于聚合物基體之中，得到―磚墻式‖結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料薄膜[64]。這種復(fù)合材料的性能變化與氧化石墨烯含量的變化成近似正比的關(guān)系，如圖1-5所示。Putz等人同樣用這種方法制備了高含量氧化石墨烯的聚乙烯醇及聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合材料，這種材料的楊氏模量更是可高達接近40GPa，遠遠超過了一般聚合物/無機納米復(fù)合材料所能達到的力學(xué)性能范圍[65]。常州第六元素?fù)碛醒趸?烯)、石墨烯粉體、復(fù)合材料3大系列產(chǎn)品。云南制造石墨烯復(fù)合材料生產(chǎn)

導(dǎo)熱型石墨烯，外觀為黑色粉末。上海制造石墨烯復(fù)合材料圖片

數(shù)量的上升，防腐蝕的重要性也越來越突出。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，在世界范圍內(nèi)每年因為腐蝕造成的經(jīng)濟損失在7000億美元以上，我國每年因為腐蝕帶來的經(jīng)濟損失也在8000億元人民幣以上。由此可以看出防腐蝕的重要性。而石墨烯作為一種新型的材料，在防腐蝕性能上表現(xiàn)較為優(yōu)異，也常常被用作防腐橡膠。當(dāng)前較為常見的應(yīng)用是在環(huán)氧防腐橡膠中添加適量的石墨烯，制作成為一種新的防腐橡膠。其表現(xiàn)出來的性能不僅具有傳統(tǒng)環(huán)氧防腐橡膠中的陰極保護作用，而且在耐水性、耐硬度等方面更高，使得**終表現(xiàn)出來的防腐蝕性能遠超出傳統(tǒng)的防腐橡膠。上海制造石墨烯復(fù)合材料圖片