北京導(dǎo)熱石墨烯復(fù)合材料研發(fā)

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。氧化石墨易于接枝改性，可與復(fù)合材料進(jìn)行原位復(fù)合。北京導(dǎo)熱石墨烯復(fù)合材料研發(fā)

聚合物太陽(yáng)能電池常采用氧化銦錫（ITO）作為透明導(dǎo)電電極。其中ITO成本較高，機(jī)械穩(wěn)定性較差，即使在很小的外界機(jī)械應(yīng)力作用下ITO膜也易產(chǎn)生微裂紋導(dǎo)致膜電阻增加，從而使光電器件的性能下降。石墨烯優(yōu)異的光學(xué)性能和機(jī)械強(qiáng)度及韌性，使其在柔性光伏器件的透明電極中具有更好應(yīng)用潛力[97]。Xu等[98]將氧化石墨烯溶液旋涂成膜，然后在700 ℃下用肼蒸汽還原，所得石墨烯薄膜的薄層電阻為1.79×104 Ω／sq，電導(dǎo)率為22.3 S／cm，將其在有機(jī)光伏電池中（OPVs）作為透明電極，所得器件的功率轉(zhuǎn)換效率為0.13%。這種方法制備得到的石墨烯薄膜不僅可以用于有機(jī)光伏電池，還可以用于其他光學(xué)器件，例如平板顯示器等。Zhang等[99]對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行950 ℃熱還原，再使用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)光刻以及O2等離子體蝕刻工藝對(duì)還原的石墨烯薄膜進(jìn)行精確可控地刻蝕，制備了石墨烯網(wǎng)狀透明電極（GME），提高了電極的透光率。河北導(dǎo)電石墨烯復(fù)合材料生產(chǎn)常州第六元素氧化石墨(烯)產(chǎn)能達(dá)到1400噸/年，石墨烯粉產(chǎn)能達(dá)到100噸/年。

對(duì)氧化石墨烯的化學(xué)還原早在1962年就有過文獻(xiàn)報(bào)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(jià)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(duì)氧化石墨烯的還原，他們先將氧化石墨在水中進(jìn)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(jìn)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(tuán)的離去，石墨烯片層間的π-π共軛作用增強(qiáng)致使石墨烯在水中發(fā)生了不可逆的團(tuán)聚[89]。這種團(tuán)聚現(xiàn)象可以通過對(duì)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(jìn)行還原，由于PSS與石墨烯的非共價(jià)作用，抑制了石墨烯的團(tuán)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(jià)修飾還原石墨烯。還原氧化石墨烯之前對(duì)之進(jìn)行共價(jià)改性也能抑制石墨烯的團(tuán)聚，如Ruoff等人先用異氰酸苯酯對(duì)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(duì)氧化石墨烯進(jìn)行共價(jià)改性后再還原也是目前常用的制備可溶性石墨烯的方法。

氧化石墨烯（GO）納米片表面存在親水官能團(tuán)，可以在水中形成穩(wěn)定的懸浮液，對(duì)水泥基材料具有很高的親和力，易于摻入水泥基材料中。目前，關(guān)于GO改性水泥復(fù)合材料的研究已經(jīng)很多，國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究表明，GO對(duì)水泥基材料各項(xiàng)性能的影響非常***，GO的添加可以影響水泥基材料的水化過程，提升水泥基材料的力學(xué)性能和耐久性，GO還可以用于水泥基復(fù)合材料的功能相，提高水泥基材料的吸附性能、電磁屏蔽性能、導(dǎo)電性能等91-93，因此在水泥復(fù)合材料中具有很好的應(yīng)用前景。石墨烯抗靜電阻燃復(fù)合材料具備優(yōu)異的抗靜電性能和阻燃性能。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及對(duì)于基礎(chǔ)建設(shè)的大力推進(jìn)，**、易施工、價(jià)廉的混凝土的用量日益增加，然而由于混凝土基體內(nèi)部存在微裂縫和孔隙的缺陷，導(dǎo)致混凝土容易遭受一些腐蝕介質(zhì)如氯鹽、硫酸鹽等的侵蝕，從而使混凝土構(gòu)件的服役壽命縮短。利用納米材料來提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能已成為目前研究的重要內(nèi)容。Wang95等研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)GO的添加量為0.02wt.%時(shí)，可使水泥基復(fù)合材料的28天抗壓和抗折強(qiáng)度分別提高40.4%和90.5%，水泥基材料在3d齡期的放熱量及放熱速率下降50%，這在很大程度上減少了由于水泥水化熱的作用導(dǎo)致溫度應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫。可見GO的添加既能夠增強(qiáng)水泥基的力學(xué)強(qiáng)度，又能夠減小外界腐蝕因子對(duì)水泥的侵蝕，從而提高了水泥的耐久性能。GO氧化石墨（烯）為黃褐色或者黑褐色膏狀物料。云南導(dǎo)熱石墨烯復(fù)合材料研發(fā)

氧化石墨易于剝離成穩(wěn)定的氧化石墨烯分散液，易于成膜。北京導(dǎo)熱石墨烯復(fù)合材料研發(fā)

氧化石墨烯在聚合物基體中可以限制聚合物鏈的流動(dòng)性，在燃燒過程中，各向異性氧化石墨烯形成碳層網(wǎng)絡(luò)，阻礙降解產(chǎn)物的逸出。還原后石墨烯還具有較高熱導(dǎo)率，有助于燃燒區(qū)域狙擊的熱量擴(kuò)散，因此氧化石墨烯/聚合物復(fù)合材料可用作阻燃材料。此外，氧化石墨烯還可提高PS、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯等聚合物的耐熱性60,61。這是因?yàn)檠趸┑暮趸鶊F(tuán)與聚合物的氫鍵配位后，使復(fù)合材料的自由離子量縮減，進(jìn)而在一定程度上降低了復(fù)合材料的振動(dòng)頻率。研究人員通過共混法，以氧化石墨烯和混合材料樹脂用作原材料，進(jìn)行氧化石墨烯聚合物復(fù)合材料的制備。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)所制備的復(fù)合樹脂材料與單純的樹脂相比，耐熱性能有了***的提升，這無疑為耐熱材料的良好應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定的基礎(chǔ)，也推動(dòng)了耐熱材料的發(fā)展62。北京導(dǎo)熱石墨烯復(fù)合材料研發(fā)