石墨烯高分子復(fù)合材料

1、石墨烯高分子復(fù)合材料石墨烯高分子復(fù)合材料任嘉慧SZ1506052n石墨烯簡介n聚酰亞胺簡介n石墨烯/聚合物復(fù)合材料的制備n石墨烯/聚合物復(fù)合材料的應(yīng)用石墨烯的簡介 自2004年石墨烯（Graphene，Gr）被英國曼徹斯特大學兩位科學家Andrew Geim和Konstantin Novoselov用一種簡單的膠帶剝離方法首次制得后，石墨烯便成為科學家研究的新寵。密堆積排列具有二維蜂窩狀結(jié)構(gòu)的新材料碳原子以共價鍵結(jié)合，每個碳原子發(fā)生sp2雜化，這使得每個碳原子剩余的p軌道上都有一個電子，這些電子之間相互作用，在石墨烯垂直平面上形成一個無窮大的離域大鍵，在這個大鍵中電子可自由移動，這就使得石墨烯

2、的電導率高達106s/m。石墨烯的獨特結(jié)構(gòu)，使其在能源電池，電容導體，傳感器件，吸波材料等領(lǐng)域有十分廣泛的應(yīng)用前景。以石墨烯為填料可大大改善聚合物的導電、導熱及力學性能。聚酰亞胺的簡介n聚酰亞胺具有高的 熱穩(wěn)定性、優(yōu)良的介電性能、機械性能、耐 輻射性能、耐燃性能、耐磨蝕性能以及高真空下的難揮發(fā)性等 。 更為可貴的是它在高溫及高輻射劑量下能長期保持其機械性能和 介電性能 , 可在 250 長期使用 ，在 500 能短 期工作。此 外，其耐低溫性能也十分令人 滿意。在-269 時還保持一定的機械性能。n聚酰亞胺也有一些不足之處，在發(fā)展過程還存在一些尚待解決的問題。首先聚酰亞胺成型加工困難，多數(shù)情況

3、下只能采用濕法加工。其次，生產(chǎn)成本高，價格昂貴。在生產(chǎn)過程中需要使用大量價格高、毒性大的強極性有機溶劑。二元酸與二元胺得到聚酰胺酸，然后加中和劑得到聚酰胺酸銨鹽，加熱使氨或胺揮發(fā)發(fā)生分子內(nèi)脫水成環(huán)酰亞胺化反應(yīng)，從而形成聚酰亞胺石墨烯的制備方法石墨烯的制備方法物理剝離法 主要是通過超聲波剝離等機械手段對石墨進行剝以得到 片層石墨烯化學還原法 先將石墨氧化成氧化石墨（GO），然后將GO通過還原劑（如水合肼、硼氫化鈉等）還原成Gr。碳管轉(zhuǎn)換法電泳沉淀法三、石墨烯三、石墨烯 / / 聚合聚合物復(fù)合材料的制備物復(fù)合材料的制備制備制備方法方法2.溶液共混法4.原位還原法3.原位聚合法5.聚合物插層法1.熔

4、熔共混法 1、熔融共混法熔融共混法通常是將GO經(jīng)過剝離及還原制成Gr，然后將Gr加入到粘流狀態(tài)的聚合物基體中，通過密煉、擠出、注塑和吹塑成型制得復(fù)合材料。特點：特點：混合溫度、擠壓受力等對復(fù)合材料的導電性能都會有影響，故使用熔融共混法時選擇合適的混煉工藝是十分重要的。2、溶液共混法 溶液共混法通常是將Gr穩(wěn)定的分散在有機溶劑中，然后將聚合物基體加入到Gr分散液中；有將聚合物基體分散于有機溶劑中，再向分散液中加入Gr。再通過機械攪拌、超聲分散以及冷凍干燥等技術(shù)制得Gr/聚合物導電復(fù)合材料。 對比對比：一般來 說，采用溶液共混法制得的導電復(fù)合材料的導電性要比采用熔融共混法制得的材料高。相比較熔融共

5、混法，溶液共混法通過機械攪拌或超聲分散等一些物理手段能將石墨烯更均勻地分散于聚合物基體中。3、原位聚合法所謂原位聚合法就是將Gr與聚合物單體混合，然后通過加入引發(fā)劑等方法使單體聚合，最后制得Gr/聚合物復(fù)合材料。特點：特點：這種方法可以較為顯著地增強Gr與基體之間的相互作用，對電導率的提高有一定的作用。原位聚合法可一定程度上在Gr和聚合物基體間引入化學鍵，這些化學鍵的引入對導電復(fù)合材料的導電、導熱及機械性能都是有幫助的。 原位還原法實際上是利用GO易分散于溶劑中的性能，先將分散于溶劑中的GO加到聚合物基體分散液中，通過充分的攪拌、超聲振蕩等手段將GO與聚合物基體充分混合均勻，然后加入還原劑（如

6、水合肼）對GO進行充分還原，將反應(yīng)產(chǎn)物進行干燥即得到Gr/聚合物復(fù)合材料。對比對比：這與前三種方法相比，此法能將Gr均勻地分散于基體中，因此研究較為廣泛。4、原位還原法聚合物插層法是指通過機械剪切力或溶劑作用將聚合物分子插入到Gr片層中去，從而得到Gr/聚合物復(fù)合材料。 特點特點：通過這種方法制得的復(fù)合材料中聚合物分子與Gr之間的相互作用更加顯著，因次通過此法能更大程度提升材料的各方面性能。5、聚合物插層法 五、石墨烯五、石墨烯/聚合聚合 物復(fù)合材料應(yīng)用物復(fù)合材料應(yīng)用應(yīng)應(yīng) 用用太陽能電池傳感器（溫度或濃度）超級電容器吸波材料及防腐涂料1、石墨烯/聚合物復(fù)合材料的電導率與其使用環(huán)境（如溫度、濕度、氣體濃度等）、填料濃度等相關(guān)，因此可將導電復(fù)合材料用作溫度或濃度的敏感傳感器。改變復(fù)合材料中石墨烯填料的濃度可以制備適用于任何條件下的高電流或溫度傳感器。2、利用石墨烯/聚合物導電復(fù)合材料的相對密度小、電導率較大以及比表面積大等特點可用作電池的電極材料。3、石墨烯/聚合物導電復(fù)合材料作為優(yōu)良導體有許多出眾的特點,例如電導率可調(diào)及電導性好、耐腐蝕、加工性強、柔韌性好等。石墨烯/聚合物導電復(fù)合材料在實際應(yīng)用及理論研究中都有重大的意義，在某些領(lǐng)域石墨烯/聚合物導電復(fù)合材料扮演著更加重要的角色。但真正實現(xiàn)石墨烯/聚合物導電復(fù)合材料的工業(yè)化生產(chǎn)還需要解決一些問題。首先是改