北京制造石墨烯復(fù)合材料圖片

在碳納米管上負(fù)載納米粒子得到了廣泛的關(guān)注和研究，這種新型的納米結(jié)構(gòu)也已經(jīng)在生物醫(yī)藥、催化、傳感器的領(lǐng)域取得了一定的進(jìn)展。相對(duì)于碳納米管，石墨烯具有相似的穩(wěn)定的物理性質(zhì)，但是具有更高的比表面積，因此，在石墨烯上負(fù)載納米粒子同樣有希望得到新的納米結(jié)構(gòu)，并改變其物理特性而產(chǎn)生更為豐富的功能與應(yīng)用。除與納米粒子復(fù)合外，石墨烯與其他碳基納米材料也可復(fù)合組裝形成復(fù)合材料。Liu等人通過(guò)共價(jià)連接的方法制備了石墨烯/富勒烯復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)富勒烯修飾后的石墨烯非線性光學(xué)性能得到了顯著提高。Yang等人將碳納米管與石墨烯混合制備了一種新型的超級(jí)電容器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)石墨烯含量為90%時(shí)比電容高達(dá)326.5F/g。同時(shí)，許多課題組也證明石墨烯/碳納米管復(fù)合材料在制備透明導(dǎo)電薄膜方面的優(yōu)勢(shì)，他們發(fā)現(xiàn)石墨烯與碳納米管混合后制備的導(dǎo)電薄膜在性能上要優(yōu)于單一組分的導(dǎo)電薄膜。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(dòng)性與力學(xué)性能。北京制造石墨烯復(fù)合材料圖片

GO的親水性好，易于分散到水泥基復(fù)合材料中。表5.3總結(jié)了文獻(xiàn)中GO對(duì)于水泥基復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，由表5.3中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可見(jiàn)，添加GO能夠提高水泥基復(fù)合材料早期和后期的力學(xué)強(qiáng)度。由于國(guó)內(nèi)外各研究者所用的GO不同，所以實(shí)驗(yàn)結(jié)論中GO的比較好摻量以及對(duì)于水泥復(fù)合材料的提升效果也有較大差異。關(guān)于GO與水泥基復(fù)合材料的作用機(jī)制，研究者也有不同的觀點(diǎn)，目前仍沒(méi)有定論。水泥基復(fù)合材料本身是由水泥，水，砂，石等幾種不同物質(zhì)組合在一起形成的一種混合材料，所以，從宏觀方面，其性能和組成材料有很大關(guān)系，水泥、水/膠凝材料的比例、GO類(lèi)型和養(yǎng)護(hù)齡期等因素對(duì)水泥基復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度都有很大影響。從微觀方面，GO的聚集、分散、尺寸和官能團(tuán)也對(duì)水泥基復(fù)合材料的力學(xué)性能有影響。遼寧石墨烯復(fù)合材料生產(chǎn)氧化石墨烯分散液在水中具有很好的分散性，樣品單層率＞90%，產(chǎn)品經(jīng)輕微攪拌就可與水相互溶。

目前的負(fù)極材料中，硅被認(rèn)為是相當(dāng)有有潛力的負(fù)極材料之一，因?yàn)樗谧匀唤缰泻慷?，還具有低的嵌鋰電位和很高的理論比容量。存在的問(wèn)題是在鋰離子脫嵌過(guò)程中，硅的體積變化比較明顯，使得材料與負(fù)極集流體之間粘結(jié)性變差，造成電池循環(huán)性能的大幅度下降。同時(shí)硅還會(huì)在電池循環(huán)過(guò)程中出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，引起電池容量的迅速下降。將硅材料和石墨烯進(jìn)行復(fù)合，石墨烯可以抑制硅材料在充放電過(guò)程中的團(tuán)聚，減緩硅材料的體積變化，從而提高電池的容量和循環(huán)性能。此外，石墨烯有助于電解液的浸潤(rùn)，從而提高電池的性能。He等通過(guò)噴霧干燥法制備了一種高性能的石墨烯/硅復(fù)合材料（圖6.1），將氧化石墨烯與納米硅超聲混合，通過(guò)噴霧干燥后在700℃下進(jìn)行煅燒得到復(fù)合材料，在200 mA g-1 的電流密度下充放電30次后，容量仍可達(dá)到1502 mAh g-1，其容量保持率為98%，說(shuō)明該石墨烯/硅復(fù)合材料具有良好的循環(huán)性能

    隨著工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)導(dǎo)電材料提出了更新、更高的要求。目前,導(dǎo)電高分子材料的研究主要集中在碳系導(dǎo)電填料填充熱塑性基體類(lèi)上,而石墨烯[1](GNS)作為一種新型的單原子層碳材料,因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)對(duì)改善聚合物的力學(xué)性能、電性能和熱性能等具有很大的潛力。GNS的制備方法主要有:化學(xué)氣相沉積法[2,3]、外延生長(zhǎng)法[4]和氧化還原法[5]等。相比而言,氧化還原法具有成本低、產(chǎn)率高等特點(diǎn),有望成為規(guī)?；苽銰NS的有效途徑之一。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)具有極好的耐磨性,良好的耐低溫沖擊性和自潤(rùn)滑性。本文采用溶液混合、超聲分散的方法制備了GNS/UHMWPE復(fù)合材料,發(fā)現(xiàn)GNS能均勻地分散到UHMWPE基體中;同時(shí)研究了GNS/UHMWPE復(fù)合材料的室溫導(dǎo)電行為和阻-溫特性。 氧化石墨烯應(yīng)用于熱管理、橡膠、塑料、樹(shù)脂、纖維等高分子復(fù)合材料領(lǐng)域。

太陽(yáng)能電池或光伏電池可以將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能。光伏裝置通常由陽(yáng)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(yáng)光能夠通過(guò)。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(shí)通過(guò)開(kāi)發(fā)高性能的活性層和電極材料來(lái)降低成本。石墨烯是碳原子以sp2雜化形成的獨(dú)特蜂窩巢狀的二維晶體，單層石墨烯的厚度只有0.334 nm，其比表面積高達(dá)2600 m2/g[92]，室溫下電子遷移率約為20000 cm2·V·s-1[93]，力學(xué)強(qiáng)度高達(dá)1060 GPa，單層吸光率只有2.3％[94]。石墨烯獨(dú)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(duì)電極[96]、和電荷傳輸層[92]等結(jié)構(gòu)。石墨烯防腐漿料可與基體材料進(jìn)行復(fù)合，從而賦予該材料導(dǎo)電、導(dǎo)熱、機(jī)械增強(qiáng)的性能。北京石墨烯復(fù)合材料生產(chǎn)

導(dǎo)熱型石墨烯，外觀為黑色粉末。北京制造石墨烯復(fù)合材料圖片

對(duì)于氧化石墨烯聚合物復(fù)合材料的諸多研究結(jié)果表明，氧化石墨烯及還原得到的石墨烯在高分子復(fù)合材料中具有的力學(xué)、電學(xué)、阻隔、熱學(xué)等著作性能提升等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。目前復(fù)合了氧化石墨烯高分子復(fù)合材料，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于超級(jí)電容器、醫(yī)療用品、耐高溫型材料制造、阻隔薄膜以及耐低溫型材料制造等方面，進(jìn)一步提升了復(fù)合材料的性?xún)r(jià)比甚至增添了新的功能，為石墨烯基復(fù)合材料的發(fā)展奠定了穩(wěn)定的基礎(chǔ)和提供了巨大的推動(dòng)力。除了在有機(jī)基體材料里作為功能添加，氧化石墨烯和石墨烯也可在無(wú)機(jī)材料體系中復(fù)合，發(fā)揮其性質(zhì)并得到相關(guān)應(yīng)用。北京制造石墨烯復(fù)合材料圖片