山東制造石墨烯復(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(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(qiáng)聚合物的力學(xué)性能。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)。山東制造石墨烯復(fù)合材料圖片

對氧化石墨烯的化學(xué)還原早在1962年就有過文獻(xiàn)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(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。說明隨著含氧基團(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(jìn)行還原，由于PSS與石墨烯的非共價作用，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]等也被用來非共價修飾還原石墨烯。還原氧化石墨烯之前對之進(jìn)行共價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(jìn)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。天津石墨烯復(fù)合材料改性氧化石墨烯易于接枝改性，可與復(fù)合材料進(jìn)行原位復(fù)合。

化學(xué)氧化還原法制備石墨烯是**有希望實現(xiàn)工業(yè)化宏量生產(chǎn)的方法之一，與其它方法相比，化學(xué)氧化還原法具有成本低廉、工藝簡單、生產(chǎn)設(shè)備簡易、單次產(chǎn)量比較大、產(chǎn)品層數(shù)集中（1~3層）等諸多優(yōu)點，但其石墨烯的sp2雜化完美結(jié)構(gòu)很難通過還原的方式完全恢復(fù)，難以得到電、熱等方面的優(yōu)異性能[28-29].氧化石墨還原法是先用強(qiáng)氧化劑將石墨氧化，通過氧化反應(yīng)在石墨邊緣接上一些羧基，并在石墨層間插入一些環(huán)氧基團(tuán)、羥基和酮基，使石墨層間距增大，范德華力變小，環(huán)氧基團(tuán)、羥基和酮基等基團(tuán)的引入有利于石墨片層的剝離.氧化石墨經(jīng)適當(dāng)?shù)某暡▌冸x處理，得到氧化石墨烯納米片.然后再還原剝離的氧化石墨烯片，常用的還原劑有水合肼、硼氫化鈉、抗壞血酸、對苯二酚等，然而這些還原劑的毒性大，對人體和環(huán)境均易造成傷害，因此尋找無毒、無害的綠色還原劑或還原方式顯得尤為迫切.還原可以去除氧化石墨烯的大部分環(huán)氧基團(tuán)、羥基、酮基，制備出還原氧化石墨烯納米片，但氧化石墨烯邊緣的羧基很難被還原.由于強(qiáng)氧化劑的氧化作用，氧化石墨烯雖然經(jīng)過一定的還原劑還原，其晶格結(jié)構(gòu)得到一定的修復(fù)，但很難完全還原到石墨六角蜂巢狀結(jié)構(gòu)。

利用GO提升復(fù)合材料的力學(xué)性能是GO一個主要應(yīng)用場景，其中的關(guān)鍵是提高GO在復(fù)合材料中的分散性和調(diào)控GO與高分子基體間的相互作用38。一般而言，加入GO可以***增強(qiáng)復(fù)合材料的強(qiáng)度與韌性，且GO與高分子基體相容性越好，增***果越明顯；反之則效果降低，甚至?xí)档筒牧系捻g性。尤其是rGO由于官能團(tuán)較少，加入復(fù)合材料中通常在增強(qiáng)材料強(qiáng)度的同時降低韌性。不同的添加方式會導(dǎo)致不同的效果。原位聚合的方法既可以提高GO在高分子基體中的分散性，又能保證GO與高分子基體之間較好的化學(xué)鍵合；溶液共混法制備的復(fù)合材料中，GO分散性較好，但界面較難調(diào)控；熔融共混法中GO較難分散并不容易控制界面，得到的復(fù)合材料性能不易控制。常州第六元素?fù)碛谢厥?循環(huán)氧化技術(shù)等自主知識產(chǎn)權(quán)。

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等人通過共價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電容器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)石墨烯含量為90%時比電容高達(dá)326.5F/g。同時，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，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。第六元素石墨烯產(chǎn)品品種多。云南石墨烯復(fù)合材料粉體

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。山東制造石墨烯復(fù)合材料圖片

由于氧化石墨烯上的含氧基團(tuán)，可以在特定條件下去除而部分恢復(fù)石墨烯的一些本征的性質(zhì)如導(dǎo)電性，因此，目前對于氧化石墨烯的應(yīng)用，主要是作為制備石墨烯以及石墨烯基復(fù)合材料的前驅(qū)體，用氧化石墨烯作為制備石墨烯前驅(qū)體的研究將在下個小節(jié)中重點介紹。實際上，由于氧化石墨烯本身所具有的一些吸引人的性質(zhì)，如二維納米結(jié)構(gòu)、活性的表面基團(tuán)、高比表面積、良好的力學(xué)性能等，氧化石墨烯也被***用于一些復(fù)合材料以及功能材料。中。。山東制造石墨烯復(fù)合材料圖片