石墨烯的功能化及其復合材料制備與應用研究.pdf

1、石墨烯作為由sp2雜化碳組成的二維材料，是當前研究得最為深入的材料。這種由碳原子以蜂窩狀形式排列而成的單原子厚度的材料是至今最薄，強度最高，模量最高的材料，同時也具有優(yōu)異的導電性與導熱性。從應用的角度考慮，石墨烯無疑比其他納米結構碳同素異形體更加具有應用前景。將石墨烯以適當?shù)姆椒ㄒ氲骄酆衔锘|(zhì)中，即使在較低含量下也能顯著提高相應聚合物復合材料的物理性質(zhì)。制備高性能的石墨烯復合材料的主要焦點是提高石墨烯及其石墨烯衍生物在聚合物基質(zhì)中的分

2、散效果以及增加石墨烯片層與聚合物基質(zhì)的界面相互作用。在本論文中，為了使石墨烯更為廣泛的應用于聚合物復合材料，我們主要致力于石墨烯的功能化改性以制備高性能的復合物材料。主要的研究工作如下所示：
　　(1)基于氧化切割多壁碳納米管(MWCNTs)的方法制備石墨烯納米帶(GNRs)是解決 MWCNTs較小有效作用面積的簡單而有效方法。然而，GNRs在聚合物基質(zhì)中非常容易發(fā)生團聚。隨后，采用凱夫拉改性GNRs(KGNRs)能顯著提高在聚合

3、物基質(zhì)中的分散效果。選定聚氯乙烯(PVC)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)為主體聚合物以研究 KGNRs的增強效果。實驗結果表明，KGNRs能很好分散于PVC和PMMA基質(zhì)中，并顯著提高相應復合物薄膜的拉伸強度和楊氏模量。
　　(2)使用超大的氧化石墨烯片層(UGO)作為基本構筑單元，明膠作為粘接劑，經(jīng)過真空抽濾自組裝和碘化氫還原制備珍珠層狀的明膠/石墨烯仿生復合紙具有超高的機械強度，良好的韌性，優(yōu)異的導電性。當明膠含量為30 wt