鉅大LARGE | 點擊量:2451次 | 2018年08月05日
石墨烯聚合物基復合材料的發(fā)展前途如何?
近年來,人們創(chuàng)造性地將石墨烯與納米粒子復合起來,形成了一個新的研究領域??膳c石墨烯形成復合物的納米粒子有很多,如負載金屬納米粒子(Pt,Au,Pd,Ag等)、氧化物納米粒子(Cu2O,TiO2,SnO2等)以及硫化物納米粒子(CdS)等。這些不同負載粒子的石墨烯復合材料也呈現(xiàn)出了許多不同的性質。
Kim等成功的把粒徑在2~5nm之間的納米銀粒子分散在石墨烯/聚吡咯中,制備出了銀-石墨烯╱聚吡咯納米粒子復合材料,表現(xiàn)出更好的電催化活性和比電容。
Chen等采用溶劑熱法合成石墨烯╱V2O5復合材料,粒徑在20~40nm之間,V2O5納米顆粒被包裹在二維石墨烯中,制備出的石墨烯╱V2O5復合材料與V2O5納米顆粒相比,表現(xiàn)出更強電化學性能。此外,石墨烯╱SnO2復合材料、石墨烯╱TiO2復合材料、石墨烯╱Co3O4復合材料、石墨烯╱MoO2復合材料、石墨烯╱Mn3O4復合材料等石墨烯/金屬氧化物復合材料相繼涌現(xiàn),與原金屬氧化物納米粒子相比,都具有更好的電學性能。*陶麗華等采用原位合成法制備了石墨烯╱CdS量子點復合材料,結果顯示,CdS量子點提高了石墨烯結構的穩(wěn)定和層間傳導性,從而相比于石墨烯表現(xiàn)出更優(yōu)異的電化學性能。同時石墨烯╱CdS量子點復合材料不僅與電解液有良好的兼容性,而且還顯著地提高了電池的可逆容量。石墨烯同樣可以作為添加材料或載體與聚合物進行復合。石墨烯由于其獨特的結構和性能,在改善聚合物的熱性能、力學性能和電性能等方面具有相當大的應用價值。
Brinson等對功能化石墨烯/聚合物納米復合材料做了系統(tǒng)的研究,他們發(fā)現(xiàn):在聚丙烯腈中加入質量分數(shù)為1%的功能化石墨烯片,玻璃化轉變溫度既可提高約40℃;在聚甲基丙烯酸酯中加入質量分數(shù)為0.05%的功能化石墨烯片,玻璃化轉變溫度即可提高近30℃。這樣一來大大提高了這二種聚合物的模量、強度及熱穩(wěn)定性,遠遠強于單層碳納米管聚合物復合材料,大大改善了聚合物的熱性能。添加適量的石墨烯也可以使基體聚合物的力學性能得到顯著地提高,克服了一般無機填料使用量大,且不能兼顧剛性、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性與韌性同時提高的缺點。
Zhao等通過溶液混合法制備出石墨烯/聚乙烯醇(PVA)復合材料,其石墨烯含量為1.8vol%,并研究其力學性能,結果發(fā)現(xiàn):復合材料的抗拉強度提高了150%,楊氏模量提高了10倍左右。
Vadukumpully等制備出石墨烯/聚氯乙烯(PVC)復合材料,結果表明:在石墨烯含量為2wt%時,復合材料的抗拉強度提高了130%,楊氏模量提高了58%,同時也改變了聚合物的玻璃化轉變溫度。*Zhang等采用熔融共混法制備出石墨烯/聚對苯二甲酸復合材料,石墨烯的存在大幅度提高了復合材料的電導率,當石墨烯含量為3.0vol%時復合材料電導率可達到2.11S╱m。*Huang等采用原位聚合法制備了石墨烯/聚烯烴納米復合材料,結果表明:石墨烯含量為1.2vol%時復合材料電導率為3.92S╱m,而石墨烯含量為10.2vol%時,電導率為163.1S╱m。是的,石墨烯是我看過最好用的材料,幾乎涵蓋你所有看得到的產(chǎn)品都可以用得上。但你可得先搞清楚一件事,是因為石墨烯有多種不同優(yōu)異的特性,是要回頭以你想要改善功能的機理去思考,千萬不要以為加入石墨烯就可以萬能。石墨烯必須配合要求功能及基材特質去「客制化」的。所以這樣才好玩呢。