石墨烯復(fù)合材料有哪些

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。GO氧化石墨（烯）為黃褐色或者黑褐色膏狀物料。石墨烯復(fù)合材料有哪些

不同高聚物間的共混可明顯提升其各種物理性能，具有廣闊的使用范圍。通過(guò)改變聚合物的類型和組分的配比來(lái)調(diào)控聚合物共混物的性能，可以綜合利用各組分的性能，是一種非常有效和經(jīng)濟(jì)的方法，從而滿足特定要求73,74。然而，簡(jiǎn)單的聚合物共混往往并不能滿足性能要求，因?yàn)閮煞N不相容的高聚物共混特別是混合焓比較大的共混膠，會(huì)發(fā)生明顯的相分離75。研究表明，GO表面具有疏水性基面和親水性邊緣74,76。這種兩親性使其與極性或非極性聚合物發(fā)生都能有效地相互作用，從而可以作為聚合物共混的融合劑77-79。例如，Cao等65采用GO來(lái)増容聚乙酰胺／聚苯醚（***PO，90/10）聚合物共混物，發(fā)現(xiàn)分散相（PPO）液滴直徑可減?。眰€(gè)數(shù)量級(jí)，表明***PO共混物的相容性得到了提高。制備石墨烯復(fù)合材料制造氧化石墨烯分散液為棕黑色溶液。

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(guò)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(guò)了一般聚合物/無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料所能達(dá)到的力學(xué)性能范圍[65]。

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(duì)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(guò)共價(jià)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(jí)電容器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)石墨烯含量為90%時(shí)比電容高達(dá)326.5F/g。同時(shí)，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(shì)，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。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(dòng)性與力學(xué)性能。

    由于石墨烯獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)及良好的導(dǎo)電性，因此石墨烯很有可能成為組成納米電子器件的比較好材料。目前研究**為***也是**熱門的課題之一就是制備基于石墨烯的透明導(dǎo)電薄膜以代替昂貴的氧化銦錫（ITO）電極。由于氧化石墨烯可大規(guī)模生產(chǎn)并且可加工性極好，所以以氧化石墨烯為原料制備石墨烯透明導(dǎo)電薄膜是一種重要的制備手段。在這種方法中，首先通過(guò)旋涂、浸涂、真空抽濾、LB組裝等方法做成氧化石墨烯薄膜，再通過(guò)化學(xué)還原或者熱還原的方法將氧化石墨烯薄膜還原成為石墨烯薄膜[116]?？茖W(xué)家們也開發(fā)出了其他一些利用石墨烯或者還原石墨烯的分散液制備透明導(dǎo)電薄膜的方法。比如，Li等人在還原氧化石墨烯之前先將體系的pH值調(diào)至10得到穩(wěn)定的石墨烯分散液，再通過(guò)噴涂的方法得到了透明導(dǎo)電薄膜[99]。Dai課題組用―熱膨脹-插層-剝離‖得到的石墨烯分散液為原料，利用LB組裝的方法得到了石墨烯透明導(dǎo)電薄膜，這種薄膜的薄膜電阻為8kΩ/sq，而可見光區(qū)的透過(guò)率為83%[113]。Biswas等人利用在水/氯仿這種二元體系的界面自組裝的方法得到了電阻為100Ω/sq，可見光透過(guò)率為70%的導(dǎo)電薄膜[117]。Coleman課題組將在有機(jī)溶劑中直接超聲剝離的石墨烯進(jìn)行抽濾成膜，得到了電阻約為3kΩ/sq。 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。東北新型石墨烯復(fù)合材料有哪些

玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)與耐磨性能。石墨烯復(fù)合材料有哪些

還原石墨烯以及改性的石墨烯已經(jīng)被用在藥物載體、活細(xì)胞成像、生物分子檢測(cè)等生物領(lǐng)域[50]。相比于碳納米管，石墨烯基材料在生物領(lǐng)域的應(yīng)用有著明顯的優(yōu)勢(shì)。首先，它不含金屬催化劑等雜質(zhì)，因此不會(huì)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生生物應(yīng)激。其次，改性的石墨烯的分散不需要表面活性劑而且具有更好的水溶性。再次，石墨烯極高的比表面積能使載藥量**提高。改性石墨烯同樣也被用在一些生物器件上，檢測(cè)生物細(xì)胞以及生物分子。它能作為界面對(duì)單個(gè)細(xì)菌進(jìn)行識(shí)別，也能作為無(wú)標(biāo)記，可逆DNA檢測(cè)器，或是作為一種極性特定的分子晶體吸附蛋白質(zhì)/DNA[123]。石墨烯復(fù)合材料有哪些