合成石墨烯复合材料图片

当前，石墨烯材料研究领域真正的挑战是如何低成本、大批量地生产高质量的石墨烯薄层,从而进行大规模应用.石墨烯材料的制备思路可分为自上而下从石墨或碳纳米管剥离得到石墨烯与自下而上地用分子合成石墨稀两种（图1）[23].前者以石墨稀和碳纳米管为原料通过机械剥离法、液相剥离法、氧化还原法等方法将石墨片层从石墨中剥离出来，后者通过含碳化合物以化学气相沉积和有机合成等途径来合成石墨烯。机械剥离法直接从石墨出发，通过一定的机械力将石墨片层剥离，可以制备得到缺陷较少的石墨烯材料.Geim小组就是通过“撕胶带”的机械剥离法***制备出了单层石墨烯.氧化石墨易于剥离成稳定的氧化石墨烯分散液，易于成膜。合成石墨烯复合材料图片

石墨烯材料具有强大的导电性能，而且石墨烯是由大量的碳原子组成，以及它具有极强的**性，碳原子的未成键π与电子之间相互作用，所以，石墨烯材料得到了广泛的应用。此外，石墨烯材料还具有其他性质，例如：电学性质、电子传输性。石墨烯电流迁移率逐渐提高，而且其迁移率也在以光的速度来计算，已经达到***时期，而且也是硒化铅等半导体材料所无法比拟的。经过对石墨烯性能的研究，研究发现石墨烯材料并不均衡，而且石墨烯的机械性能也成为了石墨烯的主要性能之一，就目前的情况而言，石墨烯复合材料的研究已经成为了主要研究的问题之一。石墨烯的出现，使得石墨烯复合材料的强度有所提高，经研究发现，与不添加石墨烯的复合材料相比，添加了石墨烯的复合材料的强度远高于不添加的，并且复合材料的强度可以提高二分之一甚至一倍。此外，经过氧化处理的石墨烯的断裂强度较高，并增强了石墨烯的紧密型与连接性，想要制成石墨烯水凝胶，必须要使用经过氧化处理过的石墨烯。全国导电石墨烯复合材料类型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。

外，其他方面的应用也和聚合物导电性的提升紧密相关。例如，应用原位聚合法可以将氧化石墨烯与导电聚合物材料进行复合。这一方法可以在保证制备得到的超级电容器电极高充放电性能和高稳定性的同时提升电容器的安全性。聚合物和氧化石墨烯复合材料已经被广泛应用于电容器电极材料中，制备的电容器电极材料的比电容可达421.4F/g甚至更高50-52。因此，还原后的氧化石墨烯作为填料对提升聚合物的导电性能具有明显的效果，极大地促进了各种高分子材料在电容器及多种电子元件生产中的应用。

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。常州第六元素是专业从事石墨烯研发、生产及销售的专精特新小巨人企业。

材料的结晶无疑与材料的性能和应用息息相关65。将氧化石墨烯与结晶材料复合，进而进行材料结晶过程的定向调整，可以实现材料性能的有效提升66。例如通过差热法研究发现，氧化石墨烯的负载量在不断的提升的同时，聚合物类氧化石墨烯的结晶现象也得到了有效的缓解。随着温度的不断降低，与原材料相比，氧化石墨烯聚合物复合材料的结晶速度变得缓慢。与此同时，材料的基本结构并没有随着温度的降低而发生明显的改变。由此可见，一些氧化石墨烯聚合物复合材料可以被应用于各种低温环境当中，实现耐低温材料的更加广泛的应用。石墨烯适用于锂离子电池正负极材料导电添加剂，可有效提高电池能量，改善循环寿命和倍率性能。合成石墨烯复合材料图片

氧化石墨烯易于接枝改性，可与复合材料进行原位复合。合成石墨烯复合材料图片

 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。合成石墨烯复合材料图片