石墨烯納米復(fù)合材料的制備與表征.pdf

1、納米復(fù)合材料兼具多樣的結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)異的功能屬性，是21世紀(jì)最具發(fā)展前景的新材料之一，在航空、航天、國防、交通、體育、電子等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，它對(duì)國民經(jīng)濟(jì)及國防科技的發(fā)展有著重要的作用。尤其是以聚合物為基體的納米復(fù)合材料，由于納米顆粒所獨(dú)有的表面效應(yīng)、界面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)及量子尺寸效應(yīng)，結(jié)合聚合物的低密度、耐腐蝕、易加工等優(yōu)異性能，可根據(jù)使用要求設(shè)計(jì)出具有優(yōu)異承載能力和某些特殊功能的新型材料。對(duì)實(shí)現(xiàn)武器裝備的高功率、高效率、高可靠性

2、具有重要意義，代表著結(jié)構(gòu)材料未來的發(fā)展方向。
　　由于納米材料的尺寸效應(yīng)，使得其在聚合物基體中難以均勻分散，易發(fā)生團(tuán)聚，這在很大程度上影響了復(fù)合材料性能。盡管目前已經(jīng)報(bào)道了如表面處理、添加分散劑、改性基體等多種方法來解決納米材料的團(tuán)聚問題，但這些方法只是在直接混合方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，不能徹底解決分散問題。為此，科學(xué)家提出首先將納米材料均勻分散處理后制備成為薄膜等形式(即納米紙)，再以此制備納米復(fù)合材料，該方法能夠成功解決納米材料

3、團(tuán)聚問題。
　　石墨烯是目前人工制得的、世界上已知的最薄的物質(zhì)，它具有優(yōu)異的電學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)性能，成為材料科學(xué)家的研究熱點(diǎn)。因此本文首先通過氧化還原法制備少層石墨烯，將其與碳納米纖維通過控制不同比例混合制備納米紙。并分別以 CF300/5428雙馬來酰亞胺樹脂預(yù)浸料和環(huán)氧樹脂為基體制備出兩種納米復(fù)合材料，對(duì)制備的石墨烯、納米紙及其復(fù)合材料進(jìn)行了全面的理化性能表征。主要工作有：
　　(1)在Hummers氧化方法基礎(chǔ)上，增加預(yù)

4、氧化步驟以改善石墨的氧化程度，并通過化學(xué)還原和超聲剝離方法成功制備了少層石墨烯；
　　(2)以制得的石墨烯和碳納米纖維按照不同比例混合，通過高壓成型和物理沉積方法制備得到八種不同組分的納米紙。并表征了納米紙的微觀形貌及其電學(xué)和電磁波吸收特性，結(jié)果顯示通過添加分散劑和超聲分散等處理，納米紙中的納米材料分散均勻，無團(tuán)聚現(xiàn)象。單層納米紙的電學(xué)和電磁波吸收特性均非常優(yōu)異，其中電阻率低于20×10-2Ω?cm，而電磁波吸收最高達(dá)25dB；<

5、br>　　(3)以納米紙為增強(qiáng)相，以CF300/5428雙馬來酰亞胺樹脂預(yù)浸料為基體，通過真空袋成型方法制備得到納米紙復(fù)合材料。并分別采用掃描電鏡、萬能材料試驗(yàn)機(jī)、熱失重儀、動(dòng)態(tài)熱機(jī)械性能儀，四點(diǎn)探針、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀等儀器表征了復(fù)合材料的微觀形貌、力學(xué)、電學(xué)、電磁吸波以及熱穩(wěn)定性等性能。結(jié)果顯示碳纖維納米紙復(fù)合材料具有良好的熱穩(wěn)定性，在常溫及低于240℃的高溫下，具有非常好的力學(xué)性能，同時(shí)其電學(xué)和電磁波吸收性能也都非常優(yōu)異。