貴州石墨烯復(fù)合材料銅

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度高達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(xué)性能。常州第六元素擁有氧化石墨的高效純化技術(shù)。貴州石墨烯復(fù)合材料銅

石墨烯的研究熱潮也吸引了國內(nèi)外材料制備研究的興趣，石墨烯材料的制備方法已報道的有：機械剝離法、化學(xué)氧化法、晶體外延生長法、化學(xué)氣相沉積法、有機合成法和碳納米管剝離法等。1、微機械剝離法2004年，Geim等***用微機械剝離法，成功地從高定向熱裂解石墨(highlyorientedpyrolyticgraphite)上剝離并觀測到單層石墨烯。Geim研究組利用這一方法成功制備了準(zhǔn)二維石墨烯并觀測到其形貌，揭示了石墨烯二維晶體結(jié)構(gòu)存在的原因。微機械剝離法可以制備出高質(zhì)量石墨烯，但存在產(chǎn)率低和成本高的不足，不滿足工業(yè)化和規(guī)?；a(chǎn)要求，目前只能作為實驗室小規(guī)模制備。2、化學(xué)氣相沉積法化學(xué)氣相沉積法(ChemicalVaporDeposition，CVD)***在規(guī)?；苽涫┑膯栴}方面有了新的突破。CVD法是指反應(yīng)物質(zhì)在氣態(tài)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成固態(tài)物質(zhì)沉積在加熱的固態(tài)基體表面，進而制得固體材料的工藝技術(shù)。麻省理工學(xué)院的Kong等、韓國成均館大學(xué)的Hong等和普渡大學(xué)的Chen等在利用CVD法制備石墨烯。他們使用的是一種以鎳為基片的管狀簡易沉積爐，通入含碳氣體，如：碳氫化合物，它在高溫下分解成碳原子沉積在鎳的表面,形成石墨烯，通過輕微的化學(xué)刻蝕，使石墨烯薄膜和鎳片分離得到石墨烯薄膜。山東合成石墨烯復(fù)合材料使用方法氧化石墨烯易于剝離成穩(wěn)定的氧化石墨烯分散液，易于成膜。

利用原位聚合法制備了氧化石墨烯/聚乙烯導(dǎo)電復(fù)合材料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)石墨烯含量為2wt.%時，復(fù)合材料的導(dǎo)電率達到比較高2.9x10-2s/cm，作者認為氧化石墨烯在基體中分散性較好且形成了有效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。用格氏試劑將GO表面的羥基、環(huán)氧基和羧基格氏化，然后與TiCl4反應(yīng)可制備Ziegler-Natta催化劑。利用改性過的催化劑，原位催化丙烯在GO表面聚合可生成聚丙烯-g-GO（PP-g-GO）復(fù)合材料11。該復(fù)合材料在PP樹脂中可均勻分散，減少了GO在PP中的團聚。PP-g-GO在高溫（190°C）加工過程中，GO被初步還原，從而提高了復(fù)合材料的導(dǎo)電性。通過這種原位聚合的方式，1.52wt.%的GO添加量即可使復(fù)合材料達到導(dǎo)靜電的水平（10-6S/m）。

在工業(yè)上目前使用的導(dǎo)熱高分子材料有導(dǎo)熱復(fù)合塑料、導(dǎo)熱膠黏劑、導(dǎo)熱涂層、導(dǎo)熱覆銅板及各類導(dǎo)熱橡膠及彈性體，如熱界面彈性體等。目前復(fù)合型絕緣導(dǎo)熱高分子主要是采用絕緣導(dǎo)熱無機粒子如氮化硼、氮化硅和氧化鋁等和聚合物基體復(fù)合而成；此外，采用導(dǎo)體粒子和聚合物復(fù)合制備的導(dǎo)熱聚合物，如碳材料、金屬填充的導(dǎo)熱高分子材料，適用于低絕緣或非絕緣導(dǎo)熱場合，其中氧化石墨烯同聚合物復(fù)合，其復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能大幅提升引起社會關(guān)注。導(dǎo)熱高分子主要應(yīng)用于功率電子元器件、電機等設(shè)備的封裝和電氣絕緣及散熱，和普通聚合物相比，具有4-10倍的熱導(dǎo)率。石墨烯防腐漿料 與粉料相比，漿料中的石墨烯更易于分散在基體材料中。

對氧化石墨烯的化學(xué)還原早在1962年就有過文獻報道，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。說明隨著含氧基團的離去，石墨烯片層間的π-π共軛作用增強致使石墨烯在水中發(fā)生了不可逆的團聚[89]。這種團聚現(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）后再進行還原，由于PSS與石墨烯的非共價作用，抑制了石墨烯的團聚，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行共價改性也能抑制石墨烯的團聚，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?？蓱?yīng)用于電機、變壓器、電力電纜、電氣柜、新能源汽車、風(fēng)力發(fā)電、電觸頭材料等領(lǐng)域。全國導(dǎo)電石墨烯復(fù)合材料圖片

氧化石墨烯分散液為棕黑色溶液。貴州石墨烯復(fù)合材料銅

單純的導(dǎo)電聚合物在充放電循環(huán)的過程中通常穩(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，開發(fā)具有優(yōu)異導(dǎo)電性能的復(fù)合材料勢在必行。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基體導(dǎo)電性，同時又可以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的增強。因此，導(dǎo)電聚合物與氧化石墨烯的復(fù)合成為一個研究熱點49。雖然GO本身并不導(dǎo)電，但是在高分子加工過程中GO可以部分還原，而導(dǎo)電填料與基體間的強界面作用以及導(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在一些類型的高分子基體中電學(xué)性能提升效果。貴州石墨烯復(fù)合材料銅