中國粉體網(wǎng)訊  石墨烯作為構(gòu)建不同維數(shù)碳納米材料的基本單元，不僅具備其他碳系材料的特點(diǎn)，還具有特殊的熱學(xué)、力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)等性能，被看作是制備復(fù)合材料的理想組分，廣泛用于改性各種聚合物。近年來，石墨烯/聚合物基納米復(fù)合材料的研究得到了廣泛的關(guān)注。

石墨烯/聚合物納米復(fù)合材料的性能

導(dǎo)電性能

具有超大的比表面積是石墨烯獨(dú)特的性能，這使得其能夠很容易獲取良好的導(dǎo)電性能而成為極具潛力的導(dǎo)電填料，同時石墨烯還擁有很高的電子遷移的能力，因此，在聚合物中添加石墨烯填料能夠使聚合物材料的導(dǎo)電能力有顯著提高。

熱學(xué)性能

石墨烯/聚合物復(fù)合材料具有優(yōu)異的熱學(xué)特性。石墨烯在聚合物基體中的界面結(jié)合程度、分散性、對聚合物鏈流動性的限制等都會影響復(fù)合材料的耐熱特性。

力學(xué)性能

石墨烯在聚合物中的分散性、界面結(jié)合等因素對復(fù)合材料的力學(xué)性能有著重要的影響。石墨烯具有很高的強(qiáng)度，表面活性中心多，不光滑，因此能夠與基體牢固結(jié)合，有利于壓力的傳遞和載荷的轉(zhuǎn)移。另一方面，石墨烯的特殊的二維結(jié)構(gòu)，使得裂紋會發(fā)生轉(zhuǎn)向，從而阻止了裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展，能夠提高材料的強(qiáng)度和韌性。

石墨烯/聚合物納米復(fù)合材料的制備

目前，石墨烯/聚合物納米復(fù)合材料的制備方法主要有三種：原位聚合法、溶液共混法、熔融共混法。

原位聚合法

原位聚合法是將石墨烯、聚合物單體和催化劑等原料在一起混合均勻后，利用引發(fā)劑進(jìn)一步引發(fā)反應(yīng)，最后制得復(fù)合材料，這種方法可以選用本體聚合的方式在聚合物單體中進(jìn)行，也可采用溶液聚合的方式在溶液中進(jìn)行。該方法可以較好地實(shí)現(xiàn)石墨烯在聚合物基體中的均勻分散，但此法受實(shí)驗(yàn)條件影響較大。

溶液共混法

溶液共混法是目前制備石墨烯/聚合物復(fù)合材料較常用的一種方法。這種方法的大致步驟為：先將石墨烯經(jīng)超聲分散于溶劑之中，再將聚合物溶解于同一溶劑中，隨后兩者共混，最后通過共沉淀或溶劑揮發(fā)除去溶劑，得到相應(yīng)的復(fù)合材料。該方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，對石墨烯片層破壞較小，但缺點(diǎn)是溶劑有殘留，對材料的性能會產(chǎn)生影響。

熔融共混法

熔融共混法是以在熔融狀態(tài)下的聚合物單元的流動物理狀況為推動力，在石墨烯包圍的環(huán)境下形成復(fù)合材料。該方法利用聚合物的流動性代替了溶液混合法中的溶劑，避免了溶劑的脫除，在工藝過程上更為簡捷和方便。傳統(tǒng)上在形成過程中，利用外部物理操作（如：高強(qiáng)度的機(jī)械攪拌、高速的物理分散等）來提供足夠的剪切應(yīng)力，從而增加聚合過程中的效果與復(fù)合材料的純度。

石墨烯的加入會賦予聚合物優(yōu)異的電學(xué)、熱力學(xué)、力學(xué)等多種性能，石墨烯/聚合物復(fù)合材料在工業(yè)廢水處理、導(dǎo)電材料、抗壓、抗磨材料、氣體吸附方向以及醫(yī)學(xué)材料等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用。9月24日下午3點(diǎn)，浙江工業(yè)大學(xué)的徐立新教授將走進(jìn)粉體公開課直播間，為我們帶來題為《聚合物基石墨烯/納米復(fù)合材料的通用制備思路及其實(shí)踐探索》的報(bào)告，屆時他將詳細(xì)介紹各類聚合物基石墨烯納米復(fù)合材料的制備方法及其在5G通訊、生命健康和生態(tài)友好等材料領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。

專家簡介

徐立新，男，浙江工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，浙江工業(yè)大學(xué)高分子材料與工程研究所所長、浙江工業(yè)大學(xué)平湖新材料研究院院長，浙江省高校中青年學(xué)科帶頭人、歐美同學(xué)會理事、塑料工程學(xué)會會員。長期從事功能性超支化聚乙烯設(shè)計(jì)合成、石墨烯制備及相關(guān)應(yīng)用研究，已主持承擔(dān)國家自然科學(xué)基金、省自然科學(xué)基金和各類產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目15項(xiàng)。在Carbon、J. Mater. Chem. C、Chem. Commun.、Macromol. Rapid Commun.、Polymer、高分子學(xué)報(bào)等國內(nèi)外期刊發(fā)表論文50余篇，獲授權(quán)發(fā)明專利10項(xiàng)、浙江省自然科學(xué)優(yōu)秀論文獎2項(xiàng)。

參考資料：

張立生、李慧等.石墨烯/聚合物復(fù)合材料制備工藝研究進(jìn)展

馮安、趙金軼等.石墨烯/聚合物復(fù)合材料的研究進(jìn)展

謝蘭、熊玉竹等.聚合物基石墨烯導(dǎo)電復(fù)合材料研究進(jìn)展

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/初末）

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