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北京导热石墨烯复合材料研发

来源: 发布时间:2025-05-02

石墨烯先和聚合物单体或者预聚物混合均匀,有时候也可以在合适的溶剂中混合,然后进行聚合反应。化学改性或者还原的氧化石墨烯表面含有或残留一些官能团,这些官能团能直接与聚合物共价连接,也能作为反应点对石墨烯进行进一步的改性,比如利用ATRP共价接枝上聚合物链[138,159]。目前报道的利用原位聚合法制备的复合材料包括聚氨酯[160]、聚苯乙烯[161]、聚甲基丙烯酸甲酯[162]、环氧树脂[163,164]、聚硅氧烷[140]等。原位聚合法的优点在于它能使聚合物和填料之间形成很强的界面作用,有利于应力传递,同时也能使纳米填料均匀的分散在基体中。但是,体系的粘度通常会随着聚合反应的进行而增加,这会给后续处理以及材料成型上带来一定的麻烦。石墨烯复合材料可用于注射和挤出成型制件,作为粒子材料应用于矿用管、给水管及汽车电器配件等领域。北京导热石墨烯复合材料研发

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还原石墨烯以及改性的石墨烯已经被用在药物载体、活细胞成像、生物分子检测等生物领域[50]。相比于碳纳米管,石墨烯基材料在生物领域的应用有着明显的优势。首先,它不含金属催化剂等杂质,因此不会对细胞产生生物应激。其次,改性的石墨烯的分散不需要表面活性剂而且具有更好的水溶性。再次,石墨烯极高的比表面积能使载药量**提高。改性石墨烯同样也被用在一些生物器件上,检测生物细胞以及生物分子。它能作为界面对单个细菌进行识别,也能作为无标记,可逆DNA检测器,或是作为一种极性特定的分子晶体吸附蛋白质/DNA[123]。北京导热石墨烯复合材料研发GO氧化石墨(烯)为黄褐色或者黑褐色膏状物料。

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GO的二维纳米材料属性:纳米厚度、微米级平面尺寸从而具有极高的比表面积;高氧化程度GO的非晶态特征,使其能作为良好的2D模板,应用于制备纳米复合材料.2016年Huang[84]等人发明了一种自下而上的方法来制备类石墨烯二维Al2O3纳米片.在这种方法中,GO被用作2D模板,硫酸铝与氢氧化铝的共沉淀物(BAS)首先沉积到GO片上,形成的GO-Al复合板煅烧除去GO,转换成二维Al2O3纳米片,示意图如图8(a)所示.GO的非晶态特征使BAS能均匀地涂布在GO片上,而BAS的缓慢稳定的分解保证了二维形状的完整性.所制备的γ-Al2O3纳米片作为吸附剂去除水中氟离子,吸附速度快,吸附容量大,而且在催化、环境、心理科学和复合材料方面得到广泛应用.。

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。氧化石墨还可以应用于锂电正负极材料的复合、催化剂负载等。

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由于表面富含活性含氧基团,能与一些含极性基团的聚合物产生较强的作用力,所以氧化石墨烯通常被作为一种纳米填料添加到聚合物当中以增强聚合物的物理性能。Liang等人报道了用氧化石墨烯增强聚乙烯醇的研究,他们发现氧化石墨烯添加量*为0.7wt%时,聚合物的力学性能就得到了***的提高,如杨氏模量提高了76%,而比较大拉伸强度提高了62%[62]。Cai等人利用氧化石墨烯增强聚氨酯,发现当氧化石墨烯添加量为4.4wt%时,聚合物基体的杨氏模量和硬度分别增加了900%和327%[63]。Xu等人同样制备了氧化石墨烯/聚乙烯醇复合材料,不过他们用了一种新颖的抽滤成膜的方式,在得到的复合材料薄膜中,由于真空抽滤产生的向下的吸引力,使二维的氧化石墨烯片层以有序的状态排列于聚合物基体之中,得到―砖墙式‖结构的复合材料薄膜[64]。这种复合材料的性能变化与氧化石墨烯含量的变化成近似正比的关系,如图1-5所示。Putz等人同样用这种方法制备了高含量氧化石墨烯的聚乙烯醇及聚甲基丙烯酸甲酯复合材料,这种材料的杨氏模量更是可高达接近40GPa,远远超过了一般聚合物/无机纳米复合材料所能达到的力学性能范围[65]。氧化石墨烯含有丰富的羟基、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。北京导热石墨烯复合材料研发

常州第六元素拥有石墨的深度插层和高解离率的制备技术。北京导热石墨烯复合材料研发

用油胺与十八胺对GO进行改性,然后将其与丁苯橡胶(SBR)溶液混合均匀,然后共凝聚制得改性GO-SBR复合材料。无论在玻璃态和橡胶态,改性的GO-SBR与纯GO-SBR相比储能模量均大幅提高;25°C时,7wt.%油胺改性GO和7wt.%十八胺改性GO分别使橡胶储能模量提高了67%和39%。这其中主要的原因是胺基改性的GO相比于纯GO在SBR中分散性更好,且与橡胶界面作用更强。两种胺之间的性能区别主要是油胺含有双键,在硫化过程中可以与橡胶交联,从而进一步提高橡胶性能43。同样的现象在丁二烯-苯乙烯-乙烯基吡啶橡胶(VPR)中也被观察到。在VPR中添加3.6vol.%的胺基改性GO,可以使复合材料的玻璃态模量提高21倍,橡胶态模量提高7.5倍,拉伸强度提高3.5倍北京导热石墨烯复合材料研发

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