制造石墨烯復(fù)合材料性能

許多對(duì)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(shí)對(duì)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?yàn)槭┚哂懈蟮谋缺砻娣e，更強(qiáng)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(qiáng)度高達(dá)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(dá)到250GPa[57,58]，高出一般的聚合物2~3個(gè)數(shù)量級(jí)，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(qiáng)聚合物的力學(xué)性能。玻纖增強(qiáng)復(fù)合料材質(zhì)地輕、流動(dòng)性好，良好的加工性能。制造石墨烯復(fù)合材料性能

在工業(yè)上目前使用的導(dǎo)熱高分子材料有導(dǎo)熱復(fù)合塑料、導(dǎo)熱膠黏劑、導(dǎo)熱涂層、導(dǎo)熱覆銅板及各類導(dǎo)熱橡膠及彈性體，如熱界面彈性體等。目前復(fù)合型絕緣導(dǎo)熱高分子主要是采用絕緣導(dǎo)熱無(wú)機(jī)粒子如氮化硼、氮化硅和氧化鋁等和聚合物基體復(fù)合而成；此外，采用導(dǎo)體粒子和聚合物復(fù)合制備的導(dǎo)熱聚合物，如碳材料、金屬填充的導(dǎo)熱高分子材料，適用于低絕緣或非絕緣導(dǎo)熱場(chǎng)合，其中氧化石墨烯同聚合物復(fù)合，其復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能大幅提升引起社會(huì)關(guān)注。導(dǎo)熱高分子主要應(yīng)用于功率電子元器件、電機(jī)等設(shè)備的封裝和電氣絕緣及散熱，和普通聚合物相比，具有4-10倍的熱導(dǎo)率。東北合成石墨烯復(fù)合材料研發(fā)常州第六元素?fù)碛惺┪⑵娜毕菪迯?fù)/比表面可控技術(shù)。

    石墨烯（graphene）是近幾年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型二維無(wú)機(jī)納米材料，自從其發(fā)現(xiàn)以來(lái)，石墨烯在化學(xué)、物理、材料、電子等各個(gè)領(lǐng)域顯示了廣闊的應(yīng)用前景。尤其是它極高的機(jī)械強(qiáng)度，出色的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，以及豐富的來(lái)源（石墨），使其能作為一種理想的無(wú)機(jī)納米填料來(lái)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(yùn)用了多種新穎的方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(yùn)輸、生物醫(yī)藥等方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

氧化石墨烯（GO）是化學(xué)氧化法制備石墨烯的一種中間產(chǎn)物，具有SP2（C=O、C=C等）和SP3（C-C、C-O-C、C-OH等）雜化結(jié)構(gòu)，表面帶有大量的羥基、羧基和環(huán)氧基等含氧官能團(tuán)，這些含氧官能團(tuán)豐富了其表面活性，賦予了GO更多有趣的理化和生物學(xué)特性。GO 具有以下特性：（1）良好的親水性，由于GO表面帶有大量的羥基、羧基和環(huán)氧基等含氧官能團(tuán)，使片層間存在靜電斥力，因此可以很好的分散在水中；（2）具有較大的比表面積（2630m2/g），賦予GO超高的載藥能力；（3）獨(dú)特的兩親性，由于同時(shí)含有疏水性的平面與親水性的邊緣，使其具有特殊的表面性質(zhì)，疏水***物和染料可通過π-π 堆積或疏水作用等對(duì)GO進(jìn)行非共價(jià)修飾而負(fù)載，而含氧官能團(tuán)等親水性邊緣可為功能化修飾提供活性位點(diǎn)；（4）固有的光學(xué)性質(zhì)及光熱轉(zhuǎn)換能力，使GO 不僅能實(shí)現(xiàn)***細(xì)胞的生物成像，還能在***水平上實(shí)現(xiàn)光熱***；（5）優(yōu)異的機(jī)械性能，可以改善生物支架材料的空隙結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能，包括抗壓強(qiáng)度和抗曲強(qiáng)度，而且可以加強(qiáng)支架的生物活性?；谶@些特性，GO已被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)和復(fù)合材料等研究領(lǐng)域，尤其在藥物載體、生物成像、**的光熱***及組織再造工程等方面表現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。高導(dǎo)電石墨烯銅復(fù)合材料又稱為超級(jí)銅。

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(gè)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(lái)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。利用氧化石墨烯制備的石墨烯導(dǎo)熱膜，導(dǎo)熱系數(shù)高。河北導(dǎo)熱石墨烯復(fù)合材料商家

石墨烯適用于鋰離子電池正負(fù)極材料導(dǎo)電添加劑，可有效提高電池能量，改善循環(huán)壽命和倍率性能。制造石墨烯復(fù)合材料性能

隨著人類對(duì)能源與日俱增的需求，尋找清潔能源是當(dāng)代科學(xué)的研究發(fā)展方向。石墨烯作為一種二維碳材料，憑借其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，在新能源研究及實(shí)際生產(chǎn)中得到了廣泛的關(guān)注，為能源領(lǐng)域的不斷發(fā)展提供了無(wú)限潛力。氧化石墨烯是石墨烯的一種衍生物，其中大量的含氧官能團(tuán)使其成為石墨烯功能化應(yīng)用的重要物質(zhì)，氧化石墨烯及其復(fù)合物在鋰離子電池、超級(jí)電容器、燃料電池、太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域有了越來(lái)越多的發(fā)展和應(yīng)用，促進(jìn)了新能源領(lǐng)域的快速進(jìn)步，對(duì)提高能源的利用效率、節(jié)能減排及環(huán)境保護(hù)意義重大。制造石墨烯復(fù)合材料性能