石墨烯復(fù)合材料增強(qiáng)

在橡膠領(lǐng)域中，石墨烯材料成為人們使用*****的材料，它也是世界上**薄、**堅(jiān)硬的納米材料，石墨烯材料作為世界上一種新型的材料得到了極大的認(rèn)可。石墨烯比較大的優(yōu)點(diǎn)在于它的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性以及化學(xué)穩(wěn)定性，并且石墨烯屬于一種碳單質(zhì)的形式。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來越多的新技術(shù)逐漸出現(xiàn)，而在石墨烯生產(chǎn)加工上逐漸實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，摒棄了傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，而石墨烯的出現(xiàn)在橡膠領(lǐng)域的應(yīng)用尤為突出，并且得到了廣泛的應(yīng)用與發(fā)展，石墨烯材料可以被制成**度橡膠以及導(dǎo)電橡膠等。由于石墨烯材料的特殊性能以及極強(qiáng)的應(yīng)用性得到了廣泛的應(yīng)用，在未來的發(fā)展中前景是光明的。氧化石墨烯應(yīng)用于熱管理、橡膠、塑料、樹脂、纖維等高分子復(fù)合材料領(lǐng)域。石墨烯復(fù)合材料增強(qiáng)

聚合物太陽能電池常采用氧化銦錫（ITO）作為透明導(dǎo)電電極。其中ITO成本較高，機(jī)械穩(wěn)定性較差，即使在很小的外界機(jī)械應(yīng)力作用下ITO膜也易產(chǎn)生微裂紋導(dǎo)致膜電阻增加，從而使光電器件的性能下降。石墨烯優(yōu)異的光學(xué)性能和機(jī)械強(qiáng)度及韌性，使其在柔性光伏器件的透明電極中具有更好應(yīng)用潛力[97]。Xu等[98]將氧化石墨烯溶液旋涂成膜，然后在700℃下用肼蒸汽還原，所得石墨烯薄膜的薄層電阻為1.79×104Ω／sq，電導(dǎo)率為22.3S／cm，將其在有機(jī)光伏電池中（OPVs）作為透明電極，所得器件的功率轉(zhuǎn)換效率為0.13%。這種方法制備得到的石墨烯薄膜不僅可以用于有機(jī)光伏電池，還可以用于其他光學(xué)器件，例如平板顯示器等。Zhang等[99]對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行950℃熱還原，再使用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)光刻以及O2等離子體蝕刻工藝對(duì)還原的石墨烯薄膜進(jìn)行精確可控地刻蝕，制備了石墨烯網(wǎng)狀透明電極（GME），提高了電極的透光率。制備石墨烯復(fù)合材料制造石墨烯抗靜電阻燃復(fù)合材料具備優(yōu)異的抗靜電性能和阻燃性能。

石墨烯材料具有強(qiáng)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(qiáng)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(jì)算，已經(jīng)達(dá)到***時(shí)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(duì)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(jī)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(qiáng)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(qiáng)度遠(yuǎn)高于不添加的，并且復(fù)合材料的強(qiáng)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(qiáng)度較高，并增強(qiáng)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。

利用GO提升復(fù)合材料的力學(xué)性能是GO一個(gè)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(shí)降低韌性。不同的添加方式會(huì)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。氧化石墨烯分散液為棕黑色溶液。

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。存在的問題是在鋰離子脫嵌過程中，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，從而提高電池的性能。He等通過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，通過噴霧干燥后在700℃下進(jìn)行煅燒得到復(fù)合材料，在200mAg-1的電流密度下充放電30次后，容量仍可達(dá)到1502mAhg-1，其容量保持率為98%，說明該石墨烯/硅復(fù)合材料具有良好的循環(huán)性能氧化石墨烯分散液含有豐富的羥基、羧基和環(huán)氧基等含氧官能團(tuán)。合成石墨烯復(fù)合材料生產(chǎn)企業(yè)

氧化石墨含有豐富的羥基、羧基和環(huán)氧基等含氧官能團(tuán)，更高的氧化程度，更好的剝離度。石墨烯復(fù)合材料增強(qiáng)

由于表面富含活性含氧基團(tuán)，能與一些含極性基團(tuán)的聚合物產(chǎn)生較強(qiáng)的作用力，所以氧化石墨烯通常被作為一種納米填料添加到聚合物當(dāng)中以增強(qiáng)聚合物的物理性能。Liang等人報(bào)道了用氧化石墨烯增強(qiáng)聚乙烯醇的研究，他們發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯添加量*為0.7wt%時(shí)，聚合物的力學(xué)性能就得到了***的提高，如楊氏模量提高了76%，而比較大拉伸強(qiáng)度提高了62%[62]。Cai等人利用氧化石墨烯增強(qiáng)聚氨酯，發(fā)現(xiàn)當(dāng)氧化石墨烯添加量為4.4wt%時(shí)，聚合物基體的楊氏模量和硬度分別增加了900%和327%[63]。Xu等人同樣制備了氧化石墨烯/聚乙烯醇復(fù)合材料，不過他們用了一種新穎的抽濾成膜的方式，在得到的復(fù)合材料薄膜中，由于真空抽濾產(chǎn)生的向下的吸引力，使二維的氧化石墨烯片層以有序的狀態(tài)排列于聚合物基體之中，得到―磚墻式‖結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料薄膜[64]。這種復(fù)合材料的性能變化與氧化石墨烯含量的變化成近似正比的關(guān)系，如圖1-5所示。Putz等人同樣用這種方法制備了高含量氧化石墨烯的聚乙烯醇及聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合材料，這種材料的楊氏模量更是可高達(dá)接近40GPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了一般聚合物/無機(jī)納米復(fù)合材料所能達(dá)到的力學(xué)性能范圍[65]。石墨烯復(fù)合材料增強(qiáng)