全国制造石墨烯复合材料研发

石墨烯的研究热潮也吸引了国内外材料制备研究的兴趣，石墨烯材料的制备方法已报道的有：机械剥离法、化学氧化法、晶体外延生长法、化学气相沉积法、有机合成法和碳纳米管剥离法等。1、微机械剥离法2004年，Geim等***用微机械剥离法，成功地从高定向热裂解石墨(highlyorientedpyrolyticgraphite)上剥离并观测到单层石墨烯。Geim研究组利用这一方法成功制备了准二维石墨烯并观测到其形貌，揭示了石墨烯二维晶体结构存在的原因。微机械剥离法可以制备出高质量石墨烯，但存在产率低和成本高的不足，不满足工业化和规模化生产要求，目前只能作为实验室小规模制备。2、化学气相沉积法化学气相沉积法(ChemicalVaporDeposition，CVD)***在规模化制备石墨烯的问题方面有了新的突破。CVD法是指反应物质在气态条件下发生化学反应,生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。麻省理工学院的Kong等、韩国成均馆大学的Hong等和普渡大学的Chen等在利用CVD法制备石墨烯。他们使用的是一种以镍为基片的管状简易沉积炉，通入含碳气体，如：碳氢化合物，它在高温下分解成碳原子沉积在镍的表面,形成石墨烯，通过轻微的化学刻蚀，使石墨烯薄膜和镍片分离得到石墨烯薄膜。可应用于电机、变压器、电力电缆、电气柜、新能源汽车、风力发电、电触头材料等领域。全国制造石墨烯复合材料研发

石墨烯（graphene）是近几年来发展起来的一种新型二维无机纳米材料，自从其发现以来，石墨烯在化学、物理、材料、电子等各个领域显示了广阔的应用前景。尤其是它极高的机械强度，出色的导电和导热性能，以及丰富的来源（石墨），使其能作为一种理想的无机纳米填料来制备聚合物复合材料。但是目前为止，石墨烯材料的大规模制备，以及如何将石墨烯均匀地分散到聚合物基体中并且优化石墨烯与聚合物基体之间的界面作用力一直是科学界及工业界尚待解决的难题。本学位论文围绕着这些问题，运用了多种新颖的方法实现了对石墨烯以及功能化石墨烯材料的合成，并制备了多种高性能的石墨烯/聚合物复合材料，这些材料在航空、运输、生物医药等方面具有潜在的应用价值。东北制造石墨烯复合材料价格由于石墨烯独特的电子结构及良好的导电性，因此石墨烯很有可能成为组成纳米电子器件的比较好材料。

石墨烯表面呈惰性，不含任何活性基团，所以与聚合物基体之间的作用力非常小，同时对加工处理也造成了一定的困难。而氧化石墨烯表面由于大量的亲水基团，因此与大多数非水溶性的聚合物也会发生不相容的情况。因此，对石墨烯以及氧化石墨烯进行表面改性是制备聚合物/石墨烯复合材料过程中经常会采用的一个步骤。由于氧化石墨烯表面含有丰富的羧基、羟基以及环氧等基团，可以通过多种化学反应以这些活性基团为反应点对石墨烯进行改性，因此利用氧化石墨烯为前驱体制备共价改性石墨烯是目前**常用的一种方法。

Li等人58制备了氧化石墨烯/SBS复合材料，结果发现氧化石墨烯在基体中具有良好的分散性，并且氧化石墨烯和基体之间的界面作用很强，从而在还原后提高了复合材料的导电性，其导电渗流阈值低至0.12vo1.%。陈翔峰等人59制备了氧化石墨烯/丙烯腈苯乙烯导电复合材料，发现氧化石墨烯的径厚比对复合材料的体积电阻率有很大影响，径厚比大能够使其在基体中更易形成导电网络，从而降低复合材料的电阻率。此外，不同的加工的方式也会导致材料性能差异。氧化石墨易于接枝改性，可与复合材料进行原位复合。

在非导电聚合物基体中加入导电填料通常能使聚合物表现出一定的导电性，而且聚合物导电性随着填料含量的增加呈现出一种非线性的提高。当在填料添加量达到某一个数值，即逾渗阈值时，这些填料能在基体中形成导电网络，使复合材料的导电性能大幅度增强。因此，石墨烯本身良好的导电性以及宽高比决定了它可以作为一种理想的无机相来制备导电复合材料。相比于对石墨烯基复合材料导电性能的研究，对聚合物/石墨烯复合材料导热性能的研究要少很多，这可能是由于在碳纳米管增加聚合物导热性能的研究中效果不甚理想的缘故。不同于导电性的增强，好的导热性需要很强聚合物与填料之间的结合力。因此，原位聚合法在制备导热性能良好的复合材料时具有一定的优势。可用于注射和挤出成型制件，尤其适用于煤炭、矿井以及石油天然气运输等领域的管材制件。江苏导热石墨烯复合材料图片

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许多对聚合物/碳纳米管纳米复合材料的研究目的在于开发和利用碳纳米管出色的力学性能，同时对聚合物基体引入一些新的性能，比如导电性、导热性等。但是，尽管许多工作集中在聚合物/碳纳米管纳米复合材料的研究上，许多问题仍然存在。相比于碳纳米管，制备基于石墨烯的结构和功能体系更加可行，这是因为石墨烯具有更大的比表面积，更强的界面结合力，以及同样出色的物理性能。完美石墨烯的杨氏模量和断裂强度高达1TPa和130GPa[41]，而制备复合材料**常用的改性及还原石墨烯的杨氏模量也可达到250GPa[57,58]，高出一般的聚合物2~3个数量级，因此，在聚合物中加入改性或还原石墨烯同样能有效地增强聚合物的力学性能。全国制造石墨烯复合材料研发