北京新型石墨烯复合材料图片

时间:2024年05月17日 来源:

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。石墨烯的导热性能优异,易分散,易加工。北京新型石墨烯复合材料图片

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 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。江苏新型石墨烯复合材料使用方法石墨烯产品广泛应用于电子器件、储能材料、传感器、半导体、航天、复合材料以及生物医药等领域。

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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。

太阳能电池或光伏电池可以将太阳能直接转化为电能。光伏装置通常由阳极、阴极和之间的活性材料层组成,其中阴极是透明的,以便阳光能够通过。目前,其商业应用的关键在于提高功率转换效率(PCE),同时通过开发高性能的活性层和电极材料来降低成本。石墨烯是碳原子以sp2杂化形成的独特蜂窝巢状的二维晶体,单层石墨烯的厚度只有0.334 nm,其比表面积高达2600 m2/g[92],室温下电子迁移率约为20000 cm2·V·s-1[93],力学强度高达1060 GPa,单层吸光率只有2.3%[94]。石墨烯独特的光电性质,使其及衍生材料被广泛应用于透明电极[95]、对电极[96]、和电荷传输层[92]等结构。氧化石墨含有丰富的羟基、羧基和环氧基等含氧官能团,更高的氧化程度,更好的剥离度。

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GO的亲水性好,易于分散到水泥基复合材料中。表5.3总结了文献中GO对于水泥基复合材料力学性能的影响,由表5.3中的实验数据可见,添加GO能够提高水泥基复合材料早期和后期的力学强度。由于国内外各研究者所用的GO不同,所以实验结论中GO的比较好掺量以及对于水泥复合材料的提升效果也有较大差异。关于GO与水泥基复合材料的作用机制,研究者也有不同的观点,目前仍没有定论。水泥基复合材料本身是由水泥,水,砂,石等几种不同物质组合在一起形成的一种混合材料,所以,从宏观方面,其性能和组成材料有很大关系,水泥、水/胶凝材料的比例、GO类型和养护龄期等因素对水泥基复合材料的机械强度都有很大影响。从微观方面,GO的聚集、分散、尺寸和官能团也对水泥基复合材料的力学性能有影响。氧化石墨烯还可以应用于锂电正负极材料的复合、催化剂负载等。云南石墨烯复合材料什么价格

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。北京新型石墨烯复合材料图片

氧化石墨烯可以用于提高环氧树脂、聚乙烯、聚酰胺等聚合物的导热性能。通常而言,碳基填料可以提高聚合物的热导率,但无法像提高导电性那么明显,甚至低于有效介质理论。其原因可能是因为热能传递主要是以晶格振动的形式,填料与聚合物之间以及填料与填料之间较弱的振动模式也会增加热阻。液态硅橡胶(LSR)广泛应用于电子器件的密封。然而,在一般情况下,LSR的导热性较差使得涂层或盆栽器件散热过量,从而导致器件损坏或寿命降低。为了缓解这一现状,Mu等人研究了宽体积范围内填充ZnO的硅橡胶的热导率,并研究了形成的导电粒子链对热导率的影响。同时也研究了Al2O3用量对硅橡胶导热性能和力学性能的影响。 北京新型石墨烯复合材料图片

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