北京導(dǎo)熱石墨烯復(fù)合材料研發(fā)

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0.334nm，其比表面積高達(dá)2600m2/g[92]，室溫下電子遷移率約為20000cm2·V·s-1[93]，力學(xué)強(qiáng)度高達(dá)1060GPa，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)。常州第六元素?fù)碛惺┪⑵娜毕菪迯?fù)/比表面可控技術(shù)。北京導(dǎo)熱石墨烯復(fù)合材料研發(fā)

石墨烯表面呈惰性，不含任何活性基團(tuán)，所以與聚合物基體之間的作用力非常小，同時(shí)對(duì)加工處理也造成了一定的困難。而氧化石墨烯表面由于大量的親水基團(tuán)，因此與大多數(shù)非水溶性的聚合物也會(huì)發(fā)生不相容的情況。因此，對(duì)石墨烯以及氧化石墨烯進(jìn)行表面改性是制備聚合物/石墨烯復(fù)合材料過(guò)程中經(jīng)常會(huì)采用的一個(gè)步驟。由于氧化石墨烯表面含有豐富的羧基、羥基以及環(huán)氧等基團(tuán)，可以通過(guò)多種化學(xué)反應(yīng)以這些活性基團(tuán)為反應(yīng)點(diǎn)對(duì)石墨烯進(jìn)行改性，因此利用氧化石墨烯為前驅(qū)體制備共價(jià)改性石墨烯是目前**常用的一種方法。東北合成石墨烯復(fù)合材料生產(chǎn)企業(yè)氧化石墨烯分散液可與復(fù)合材料進(jìn)行原位復(fù)配，從而賦予復(fù)合材料導(dǎo)電、導(dǎo)熱、增強(qiáng)、阻燃、抑菌等性能。

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(wèn)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。

用油胺與十八胺對(duì)GO進(jìn)行改性，然后將其與丁苯橡膠（SBR）溶液混合均勻，然后共凝聚制得改性GO-SBR復(fù)合材料。無(wú)論在玻璃態(tài)和橡膠態(tài)，改性的GO-SBR與純GO-SBR相比儲(chǔ)能模量均大幅提高；25°C時(shí)，7wt.%油胺改性GO和7wt.%十八胺改性GO分別使橡膠儲(chǔ)能模量提高了67%和39%。這其中主要的原因是胺基改性的GO相比于純GO在SBR中分散性更好，且與橡膠界面作用更強(qiáng)。兩種胺之間的性能區(qū)別主要是油胺含有雙鍵，在硫化過(guò)程中可以與橡膠交聯(lián)，從而進(jìn)一步提高橡膠性能43。同樣的現(xiàn)象在丁二烯-苯乙烯-乙烯基吡啶橡膠（VPR）中也被觀(guān)察到。在VPR中添加3.6vol.%的胺基改性GO，可以使復(fù)合材料的玻璃態(tài)模量提高21倍，橡膠態(tài)模量提高7.5倍，拉伸強(qiáng)度提高3.5倍常州第六元素?fù)碛醒趸?烯)、石墨烯粉體、復(fù)合材料3大系列產(chǎn)品。

單純的導(dǎo)電聚合物在充放電循環(huán)的過(guò)程中通常穩(wěn)定性較差，使得其在電容器電極等方面的應(yīng)用受到了限制，開(kāi)發(fā)具有優(yōu)異導(dǎo)電性能的復(fù)合材料勢(shì)在必行。石墨烯和導(dǎo)電聚合物共軛結(jié)構(gòu)的相互作用可以增強(qiáng)基體導(dǎo)電性，同時(shí)又可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)。因此，導(dǎo)電聚合物與氧化石墨烯的復(fù)合成為一個(gè)研究熱點(diǎn)49。雖然GO本身并不導(dǎo)電，但是在高分子加工過(guò)程中GO可以部分還原，而導(dǎo)電填料與基體間的強(qiáng)界面作用以及導(dǎo)電填料在基體中良好的分散性能更有利于聚合物基體導(dǎo)電性能的提高53。表2列出了一些GO在一些類(lèi)型的高分子基體中電學(xué)性能提升效果。氧化石墨烯分散液（SE3122、SE3522）。常州附近石墨烯復(fù)合材料生產(chǎn)企業(yè)

常州第六元素?fù)碛惺纳疃炔鍖雍透呓怆x率的制備技術(shù)。北京導(dǎo)熱石墨烯復(fù)合材料研發(fā)

對(duì)氧化石墨烯的化學(xué)還原早在1962年就有過(guò)文獻(xiàn)報(bào)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(jià)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(duì)氧化石墨烯的還原，他們先將氧化石墨在水中進(jìn)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(jìn)行，許多黑色固體顆粒從溶液體系中沉淀下來(lái)。說(shuō)明隨著含氧基團(tuán)的離去，石墨烯片層間的π-π共軛作用增強(qiáng)致使石墨烯在水中發(fā)生了不可逆的團(tuán)聚[89]。這種團(tuán)聚現(xiàn)象可以通過(guò)對(duì)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(jìn)行還原，由于PSS與石墨烯的非共價(jià)作用，抑制了石墨烯的團(tuán)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(lái)非共價(jià)修飾還原石墨烯。還原氧化石墨烯之前對(duì)之進(jìn)行共價(jià)改性也能抑制石墨烯的團(tuán)聚，如Ruoff等人先用異氰酸苯酯對(duì)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(duì)氧化石墨烯進(jìn)行共價(jià)改性后再還原也是目前常用的制備可溶性石墨烯的方法。北京導(dǎo)熱石墨烯復(fù)合材料研發(fā)