常州新型石墨烯复合材料图片

石墨烯（graphene）是近几年来发展起来的一种新型二维无机纳米材料，自从其发现以来，石墨烯在化学、物理、材料、电子等各个领域显示了广阔的应用前景。尤其是它极高的机械强度，出色的导电和导热性能，以及丰富的来源（石墨），使其能作为一种理想的无机纳米填料来制备聚合物复合材料。但是目前为止，石墨烯材料的大规模制备，以及如何将石墨烯均匀地分散到聚合物基体中并且优化石墨烯与聚合物基体之间的界面作用力一直是科学界及工业界尚待解决的难题。本学位论文围绕着这些问题，运用了多种新颖的方法实现了对石墨烯以及功能化石墨烯材料的合成，并制备了多种高性能的石墨烯/聚合物复合材料，这些材料在航空、运输、生物医药等方面具有潜在的应用价值。石墨烯含有丰富的官能团，易于分散。常州新型石墨烯复合材料图片

石墨烯材料可以应用于阻燃橡胶领域。由于石墨烯是一种特殊材料，属于二维片层结构，石墨烯与橡胶的结合，具有一定的严密性，可以产生十分严密的物理隔绝层，对橡胶来说，其具备更强的阻燃性，可以更加***地应用到日常生活中。其次，石墨烯与橡胶的嵌合，可以起到隔绝的效果，在树脂中掺杂石墨烯，其产生的物理反应是产生一层保护膜，隔绝与空气的接触，从而起到阻燃的作用。第三，石墨烯材料的应用，可以避免在高温条件下产生反应，在化学反应的条件下，可以形成阻燃层，产生阻燃的效果。北京导热石墨烯复合材料使用方法可用于注射和挤出成型制件，尤其适用于煤炭、矿井以及石油天然气运输等领域的管材制件。

数量的上升，防腐蚀的重要性也越来越突出。据相关统计数据显示，在世界范围内每年因为腐蚀造成的经济损失在7000亿美元以上，我国每年因为腐蚀带来的经济损失也在8000亿元人民币以上。由此可以看出防腐蚀的重要性。而石墨烯作为一种新型的材料，在防腐蚀性能上表现较为优异，也常常被用作防腐橡胶。当前较为常见的应用是在环氧防腐橡胶中添加适量的石墨烯，制作成为一种新的防腐橡胶。其表现出来的性能不仅具有传统环氧防腐橡胶中的阴极保护作用，而且在耐水性、耐硬度等方面更高，使得**终表现出来的防腐蚀性能远超出传统的防腐橡胶。

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。石墨烯防腐浆料 与粉料相比，浆料中的石墨烯更易于分散在基体材料中。

在碳纳米管上负载纳米粒子得到了广泛的关注和研究，这种新型的纳米结构也已经在生物医药、催化、传感器的领域取得了一定的进展。相对于碳纳米管，石墨烯具有相似的稳定的物理性质，但是具有更高的比表面积，因此，在石墨烯上负载纳米粒子同样有希望得到新的纳米结构，并改变其物理特性而产生更为丰富的功能与应用。除与纳米粒子复合外，石墨烯与其他碳基纳米材料也可复合组装形成复合材料。Liu等人通过共价连接的方法制备了石墨烯/富勒烯复合材料，发现富勒烯修饰后的石墨烯非线性光学性能得到了显著提高。Yang等人将碳纳米管与石墨烯混合制备了一种新型的超级电容器，发现当石墨烯含量为90%时比电容高达326.5F/g。同时，许多课题组也证明石墨烯/碳纳米管复合材料在制备透明导电薄膜方面的优势，他们发现石墨烯与碳纳米管混合后制备的导电薄膜在性能上要优于单一组分的导电薄膜。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。黑龙江石墨烯复合材料生产

氧化石墨烯易于接枝改性，可与复合材料进行原位复合。常州新型石墨烯复合材料图片

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]。常州新型石墨烯复合材料图片