石墨烯復合材料性能

對于氧化石墨烯聚合物復合材料的諸多研究結果表明，氧化石墨烯及還原得到的石墨烯在高分子復合材料中具有的力學、電學、阻隔、熱學等著作性能提升等應用優(yōu)勢。目前復合了氧化石墨烯高分子復合材料，已經(jīng)被廣泛的應用于超級電容器、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，進一步提升了復合材料的性價比甚至增添了新的功能，為石墨烯基復合材料的發(fā)展奠定了穩(wěn)定的基礎和提供了巨大的推動力。除了在有機基體材料里作為功能添加，氧化石墨烯和石墨烯也可在無機材料體系中復合，發(fā)揮其性質并得到相關應用。常州第六元素擁有氧化石墨的高效純化技術。石墨烯復合材料性能

Li等人58制備了氧化石墨烯/SBS復合材料，結果發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯在基體中具有良好的分散性，并且氧化石墨烯和基體之間的界面作用很強，從而在還原后提高了復合材料的導電性，其導電滲流閾值低至0.12vo1.%。陳翔峰等人59制備了氧化石墨烯/丙烯腈苯乙烯導電復合材料，發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯的徑厚比對復合材料的體積電阻率有很大影響，徑厚比大能夠使其在基體中更易形成導電網(wǎng)絡，從而降低復合材料的電阻率。此外，不同的加工的方式也會導致材料性能差異。全國合成石墨烯復合材料類型應用于鋰電正負極材料，還可以應用于橡膠、塑料、樹脂、纖維等高分子復合材料領域。

氧化石墨烯可以用于提高環(huán)氧樹脂、聚乙烯、聚酰胺等聚合物的導熱性能。通常而言，碳基填料可以提高聚合物的熱導率，但無法像提高導電性那么明顯，甚至低于有效介質理論。其原因可能是因為熱能傳遞主要是以晶格振動的形式，填料與聚合物之間以及填料與填料之間較弱的振動模式也會增加熱阻。液態(tài)硅橡膠（LSR）廣泛應用于電子器件的密封。然而，在一般情況下，LSR的導熱性較差使得涂層或盆栽器件散熱過量，從而導致器件損壞或壽命降低。為了緩解這一現(xiàn)狀，Mu等人研究了寬體積范圍內填充ZnO的硅橡膠的熱導率，并研究了形成的導電粒子鏈對熱導率的影響。同時也研究了Al2O3用量對硅橡膠導熱性能和力學性能的影響。

聚合物太陽能電池常采用氧化銦錫（ITO）作為透明導電電極。其中ITO成本較高，機械穩(wěn)定性較差，即使在很小的外界機械應力作用下ITO膜也易產生微裂紋導致膜電阻增加，從而使光電器件的性能下降。石墨烯優(yōu)異的光學性能和機械強度及韌性，使其在柔性光伏器件的透明電極中具有更好應用潛力[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1.79×104 Ω／sq，電導率為22.3 S／cm，將其在有機光伏電池中（OPVs）作為透明電極，所得器件的功率轉換效率為0.13%。這種方法制備得到的石墨烯薄膜不僅可以用于有機光伏電池，還可以用于其他光學器件，例如平板顯示器等。Zhang等[99]對氧化石墨烯進行950 ℃熱還原，再使用標準工業(yè)光刻以及O2等離子體蝕刻工藝對還原的石墨烯薄膜進行精確可控地刻蝕，制備了石墨烯網(wǎng)狀透明電極（GME），提高了電極的透光率。氧化石墨烯分散液為棕黑色溶液。

許多對聚合物/碳納米管納米復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性能，同時對聚合物基體引入一些新的性能，比如導電性、導熱性等。但是，盡管許多工作集中在聚合物/碳納米管納米復合材料的研究上，許多問題仍然存在。相比于碳納米管，制備基于石墨烯的結構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，更強的界面結合力，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度高達1TPa和130GPa[41]，而制備復合材料**常用的改性及還原石墨烯的楊氏模量也可達到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聚合物的力學性能。常州第六元素氧化石墨(烯)產能達到1400噸/年，石墨烯粉產能達到100噸/年。東北制造石墨烯復合材料研發(fā)

石墨烯抗靜電阻燃復合材料高氧指數(shù)，以及良好的流動性與力學性能。石墨烯復合材料性能

用油胺與十八胺對GO進行改性，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復合材料。無論在玻璃態(tài)和橡膠態(tài)，改性的GO-SBR與純GO-SBR相比儲能模量均大幅提高；25°C時，7 wt.%油胺改性GO和7 wt.%十八胺改性GO分別使橡膠儲能模量提高了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。兩種胺之間的性能區(qū)別主要是油胺含有雙鍵，在硫化過程中可以與橡膠交聯(lián)，從而進一步提高橡膠性能43。同樣的現(xiàn)象在丁二烯-苯乙烯-乙烯基吡啶橡膠（VPR）中也被觀察到。在VPR中添加3.6 vol.%的胺基改性GO，可以使復合材料的玻璃態(tài)模量提高21倍，橡膠態(tài)模量提高7.5倍，拉伸強度提高3.5倍石墨烯復合材料性能