北京新型石墨烯復(fù)合材料圖片

許多對聚合物/碳納米管納米復(fù)合材料的研究目的在于開發(fā)和利用碳納米管出色的力學(xué)性能，同時對聚合物基體引入一些新的性能，比如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等。但是，盡管許多工作集中在聚合物/碳納米管納米復(fù)合材料的研究上，許多問題仍然存在。相比于碳納米管，制備基于石墨烯的結(jié)構(gòu)和功能體系更加可行，這是因為石墨烯具有更大的比表面積，更強的界面結(jié)合力，以及同樣出色的物理性能。完美石墨烯的楊氏模量和斷裂強度高達1TPa和130GPa[41]，而制備復(fù)合材料**常用的改性及還原石墨烯的楊氏模量也可達到250GPa[57,58]，高出一般的聚合物2~3個數(shù)量級，因此，在聚合物中加入改性或還原石墨烯同樣能有效地增強聚合物的力學(xué)性能?？蓱?yīng)用于電機、變壓器、電力電纜、電氣柜、新能源汽車、風(fēng)力發(fā)電、電觸頭材料等領(lǐng)域。北京新型石墨烯復(fù)合材料圖片

石墨烯材料具有強大的導(dǎo)電性能，而且石墨烯是由大量的碳原子組成，以及它具有極強的**性，碳原子的未成鍵π與電子之間相互作用，所以，石墨烯材料得到了廣泛的應(yīng)用。此外，石墨烯材料還具有其他性質(zhì)，例如：電學(xué)性質(zhì)、電子傳輸性。石墨烯電流遷移率逐漸提高，而且其遷移率也在以光的速度來計算，已經(jīng)達到***時期，而且也是硒化鉛等半導(dǎo)體材料所無法比擬的。經(jīng)過對石墨烯性能的研究，研究發(fā)現(xiàn)石墨烯材料并不均衡，而且石墨烯的機械性能也成為了石墨烯的主要性能之一，就目前的情況而言，石墨烯復(fù)合材料的研究已經(jīng)成為了主要研究的問題之一。石墨烯的出現(xiàn)，使得石墨烯復(fù)合材料的強度有所提高，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，與不添加石墨烯的復(fù)合材料相比，添加了石墨烯的復(fù)合材料的強度遠高于不添加的，并且復(fù)合材料的強度可以提高二分之一甚至一倍。此外，經(jīng)過氧化處理的石墨烯的斷裂強度較高，并增強了石墨烯的緊密型與連接性，想要制成石墨烯水凝膠，必須要使用經(jīng)過氧化處理過的石墨烯。北京新型石墨烯復(fù)合材料圖片石墨烯抗靜電阻燃復(fù)合材料高氧指數(shù)，以及良好的流動性與力學(xué)性能。

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)。

目前，國內(nèi)很多機械領(lǐng)域正向智慧化方向發(fā)展，傳感器、數(shù)據(jù)采集、發(fā)送、傳輸、接收設(shè)備成為必然，但很多自動化器件在潮濕、雨雪天氣下具有濕滯嚴重、電阻漂移、數(shù)據(jù)采集傳輸困難等缺陷。考慮將氧化石墨烯應(yīng)用于機械自動化領(lǐng)域，可以提高數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)臏蚀_性。（２）石墨烯的制備方法有多種，其中化學(xué)氣相沉積法和氧化還原法應(yīng)用**為***。（３）石墨烯廣泛應(yīng)用在材料化學(xué)領(lǐng)域中且優(yōu)勢明顯：如石墨烯及其衍生物是許多合成催化劑的重要組分，廣泛應(yīng)用于化學(xué)、電化學(xué)或光學(xué)反應(yīng)的催化劑，或者作為用于加載金屬、氧化物、酶或其他碳納米材料的催化劑的碳質(zhì)載體；此外，石墨烯也成為了電池材料、無機材料、電容器的新型制備材料。（４）目前，國內(nèi)很多機械領(lǐng)域正向智慧化方向發(fā)展，將氧化石墨烯應(yīng)用于機械自動化領(lǐng)域，可以**提高數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)臏蚀_性。（５）石墨烯目前在油田化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用有了新進展，尤其是鉆井液降濾失劑以及納米孔隙頁巖封堵劑已經(jīng)初見成效。石墨烯含有豐富的官能團，易于分散。

對氧化石墨烯的化學(xué)還原早在1962年就有過文獻報道，Boehm等人發(fā)現(xiàn)片層氧化石墨能在堿性，水合肼，硫化氫或二價鐵離子的條件下還原成只含少量H和O的碳納米片層[49]。2007年，Ruoff等人系統(tǒng)的研究了水合肼對氧化石墨烯的還原，他們先將氧化石墨在水中進行超聲剝離得到穩(wěn)定分散的氧化石墨烯水溶液，再加入水合肼，并在80°C左右回流，發(fā)現(xiàn)隨著反應(yīng)的進行，許多黑色固體顆粒從溶液體系中沉淀下來。說明隨著含氧基團的離去，石墨烯片層間的π-π共軛作用增強致使石墨烯在水中發(fā)生了不可逆的團聚[89]。這種團聚現(xiàn)象可以通過對氧化石墨烯的表面修飾得到控制，比如，Ruoff等人在氧化石墨烯水溶液中加入聚苯乙烯磺酸鈉（PSS）后再進行還原，由于PSS與石墨烯的非共價作用，抑制了石墨烯的團聚，得到了穩(wěn)定的單層石墨烯溶液[90]。隨后，各種表面活性劑[91]，共軛聚合物[92,93]，共軛小分子[94,95]等也被用來非共價修飾還原石墨烯。還原氧化石墨烯之前對之進行共價改性也能抑制石墨烯的團聚，如Ruoff等人先用異氰酸苯酯對氧化石墨烯改性，再用二甲肼還原，同樣得到穩(wěn)定的石墨烯溶液[96]。用聚合物對氧化石墨烯進行共價改性后再還原也是目前常用的制備可溶性石墨烯的方法。氧化石墨烯易于接枝改性，可與復(fù)合材料進行原位復(fù)合。東北導(dǎo)熱石墨烯復(fù)合材料圖片

石墨烯防腐漿料中分散有少層石墨烯，且具有較高的穩(wěn)定性。北京新型石墨烯復(fù)合材料圖片

制備聚合物/石墨烯納米復(fù)合材料**關(guān)鍵的一步是將石墨烯分散到聚合物基體之中。好的分散狀態(tài)能保證石墨烯與聚合物基體的接觸界面比較大化，從而影響到整個復(fù)合材料的性能。因此，科學(xué)家們付出了大量的努力，以求將改性或者未改性的石墨烯均勻分散到聚合物基體之中，并且取得了一定的成果。到目前為止，大多數(shù)復(fù)合材料主要采用了以下三種方法來制備：一、溶液共混法；二、原位聚合法；三、熔融共混法[148]。值得一提的是，由于氧化石墨烯還原法是目前***能大規(guī)模制備石墨烯的方法，而制備復(fù)合材料通常需要大量的石墨烯原料，所以制備復(fù)合材料使用的基本上為改性或還原的氧化石墨烯。北京新型石墨烯復(fù)合材料圖片