除作为添加剂增强聚合物性能外,氧化石墨烯也可单独作为一种功能材料使用。如氧化石墨烯可作为活性吸附剂吸附废气,Bandosz课题组报道了氧化石墨烯对氨气有效的吸附。氧化石墨烯也同样在生物领域表现出了重要的应用价值,它能作为一种新型的分子探针有效地检测生物分子。Yang等人研究了氧化石墨烯作为药物载体对阿霉素(DXR)的负载及可控释放,他们发现阿霉素通过π-π共轭作用吸附于氧化石墨烯上,并且通过调节体系的pH值可以对阿霉素的释放进行调控,证明了氧化石墨烯在药物控制释放领域的潜力。**近,Ruoff课题组开发了一种以氧化石墨烯为结构单元的新型类似于纸材料,他们通过将氧化石墨烯的水溶液在微孔滤膜上过滤,得到了这种氧化石墨烯纸。这种材料具有规整的互锁式排列结构,杨氏模量可高达40GPa,可有望广泛应用于电子元件,可控透气性膜等领域。玻纤增强复合材料颜色、性能可根据客户需求定制。河北新型石墨烯复合材料研发
由于表面富含活性含氧基团,能与一些含极性基团的聚合物产生较强的作用力,所以氧化石墨烯通常被作为一种纳米填料添加到聚合物当中以增强聚合物的物理性能。Liang等人报道了用氧化石墨烯增强聚乙烯醇的研究,他们发现氧化石墨烯添加量*为0.7wt%时,聚合物的力学性能就得到了***的提高,如杨氏模量提高了76%,而比较大拉伸强度提高了62%[62]。Cai等人利用氧化石墨烯增强聚氨酯,发现当氧化石墨烯添加量为4.4wt%时,聚合物基体的杨氏模量和硬度分别增加了900%和327%[63]。Xu等人同样制备了氧化石墨烯/聚乙烯醇复合材料,不过他们用了一种新颖的抽滤成膜的方式,在得到的复合材料薄膜中,由于真空抽滤产生的向下的吸引力,使二维的氧化石墨烯片层以有序的状态排列于聚合物基体之中,得到―砖墙式‖结构的复合材料薄膜[64]。这种复合材料的性能变化与氧化石墨烯含量的变化成近似正比的关系,如图1-5所示。Putz等人同样用这种方法制备了高含量氧化石墨烯的聚乙烯醇及聚甲基丙烯酸甲酯复合材料,这种材料的杨氏模量更是可高达接近40GPa,远远超过了一般聚合物/无机纳米复合材料所能达到的力学性能范围[65]。江苏导热石墨烯复合材料有哪些氧化石墨烯易于剥离成稳定的氧化石墨烯分散液,易于成膜。
在橡胶类体系中,需要同时兼顾材料的强度与韧性,因此对GO的分散性和GO与橡胶基体间的相互作用要求更高。主要通过将GO与橡胶分子交联,或对GO改性,增强其对橡胶分子的亲和性来实现47,48。Liu等42以极性XNBR为载体,将GO转移到SBR基体中。GO悬浮液与XNBR胶乳混合,然后将其加入到SBR胶乳中,再进行胶乳共凝聚。用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对填料在SBR基体中的分散进行了表征并研究了纳米复合材料的力学性能。研究发现,XNBR可以通过氢键与GO相互作用,并与SBR形成化学交联。因此XNBR可以防止SBR基体中GO片层聚集,改善GO和SBR的相互作用。图5.1中描述了XNBR对GO和SBR相互作用的影响。
CNTs和石墨烯具有独特的结构,用作NR复合材料的增强填料可以赋予橡胶制品**度、高耐磨、导电和导热等性能,拓宽橡胶材料的应用范围。碳纳米材料/NR复合材料的开发及应用发展潜力大,是功能性橡胶材料的一个重要发展方向。目前,我国CNTs和石墨烯工业产品的成本较高,其与NR复合材料的研究大多还处于试验研究阶段。随着CNTs和石墨烯在聚合物基体中的分散技术和作用机理研究的进一步深入以及市场规模化,CNTs和石墨烯在NR领域的大规模应用将得到快速发展,**推动我国NR复合材料的发展,提升我国橡胶工业的竞争力。氧化石墨烯分散液(SE3122、SE3522)。
石墨烯材料可以应用于阻燃橡胶领域。***,由于石墨烯是一种特殊材料,属于二维片层结构,石墨烯与橡胶的结合,具有一定的严密性,可以产生十分严密的物理隔绝层,对橡胶来说,其具备更强的阻燃性,可以更加***地应用到日常生活中。其次,石墨烯与橡胶的嵌合,可以起到隔绝的效果,在树脂中掺杂石墨烯,其产生的物理反应是产生一层保护膜,隔绝与空气的接触,从而起到阻燃的作用。第三,石墨烯材料的应用,可以避免在高温条件下产生反应,在化学反应的条件下,可以形成阻燃层,产生阻燃的效果。氧化石墨烯分散液在水中具有很好的分散性,样品单层率>90%,产品经轻微搅拌就可与水相互溶。河北新型石墨烯复合材料研发
石墨烯防腐浆料可与基体材料进行复合,从而赋予该材料导电、导热、机械增强的性能。河北新型石墨烯复合材料研发
还原石墨烯以及改性的石墨烯已经被用在药物载体、活细胞成像、生物分子检测等生物领域[50]。相比于碳纳米管,石墨烯基材料在生物领域的应用有着明显的优势。首先,它不含金属催化剂等杂质,因此不会对细胞产生生物应激。其次,改性的石墨烯的分散不需要表面活性剂而且具有更好的水溶性。再次,石墨烯极高的比表面积能使载药量**提高。改性石墨烯同样也被用在一些生物器件上,检测生物细胞以及生物分子。它能作为界面对单个细菌进行识别,也能作为无标记,可逆DNA检测器,或是作为一种极性特定的分子晶体吸附蛋白质/DNA[123]。河北新型石墨烯复合材料研发