石墨烯复合材料的研究进展

石墨烯以其优异的性能和独特的二维结构成为材料领域研究热点。本文综述了石墨烯的制备方法并分析比较了各种方法的优缺点, 简单介绍了石墨烯的力学、光学、电学及热学性能。基于石墨烯的复合材料是石墨烯应用领域中的重要研究方向, 本文详细介绍了石墨烯聚合物复合材料和石墨烯基无机纳米复合材料的制备及应用, 并特别讨论了石墨烯/块体金属基复合材料的制备方法和其优异性能。     

石墨烯/MoS2复合材料的制备及其摩擦学和电化学性能研究进展

石墨烯和MoS₂由于其自身良好的性能及其两者间优异的协同作用，使其复合材料在摩擦润滑、电催化等领域备受关注。综述了石墨烯/MoS₂复合材料常见的制备方法以及石墨烯/MoS₂复合材料的摩擦学和电化学性能研究进展，旨在为相关领域研究者提供有益的参考。     

石墨烯复合材料的制备及应用研究进展

石墨烯是碳原子以sp2杂化连接而成的单原子层结构,这一独特的二维结构使得石墨烯具有优异的光电性能、热稳定性以及化学性能.石墨烯复合材料的制备、性能和应用成为近年的研究热点.本文综述了石墨烯复合材料的制备方法,包括石墨烯/高分子复合材料、石墨烯/金属(金属氧化物)复合材料、石墨烯三元复合材料,以及石墨烯复合材料在锂电池、电容器、光伏材料、传感器等方面的应用研究进展,指出了石墨烯复合材料研究的重要方向.     

石墨烯/陶瓷复合材料制备工艺研究进展

制备工艺是调控石墨烯/陶瓷复合材料结构、优化其力学和热电等性能的关键.重点综述了石墨烯/陶瓷复合材料的粉末压坯烧结工艺和3D打印工艺及其研究进展.粉末压坯烧结工艺包括无压烧结、热压烧结、放电等离子烧结、微波烧结和高频感应加热烧结等,具有工艺简单、材料性能好、制备参数易控制等优点,是石墨烯/陶瓷复合材料的主要制备工艺,用于制备致密的块体复合材料;主要3D打印工艺有直写成形、激光选区烧结、喷墨打印和立体光固化等,具有结构和形状可控的特点,是目前石墨烯/陶瓷复合材料的研究热点,用于成形复杂形状和特定性能的复合材料器件.另外,还简要介绍了原位生成法、碳热还原法等利用特定物理化学反应制备石墨烯/陶瓷复合材料的制备工艺,并综述了石墨烯在复合材料中的分散工艺.     

石墨烯的制备和改性及其与聚合物复合的研究进展

石墨烯是2004年问世的一种具有单层二维蜂窝状晶格结构的碳质新材料,也是性能优异的新型纳米复合材料填料.介绍了石墨烯的结构、制备方法;重点论述了石墨烯表面接枝以及聚合物基/石墨烯复合材料制备的研究进展,认为利用石墨烯的高强度、高导电率等优异性能可以赋予聚合物更加优异的特性.     

石墨烯/聚合物导电复合材料的研究

石墨烯以其独特的二维结构和优异的性能成为材料领域的研究热点。它在改善聚合物复合材料的电学性能、热学性能和力学性能等方面具有很大的潜力。综述了近些年石墨烯/聚合物导电复合材料制备与应用领域的研究,并对石墨烯/聚合物导电复合材料的发展前景进行了展望。     

电化学法制备石墨烯和石墨烯/离子液体复合材料研究进展

石墨烯具有独特的二维结构和优异的光学、电学、力学等性能,一直是纳米材料领域的研究热点之一。石墨烯及其复合材料在超级电容器、锂离子电池、太阳能电池等电化学领域有着诱人的应用前景,高质量、高导电性能石墨烯的制备是石墨烯实际应用的关键问题之一。简述了石墨烯常用制备方法,并着重介绍了电化学法制备石墨烯以及石墨烯/离子液体复合材料,并且对石墨烯研究领域的发展趋势进行了总结和展望。     

石墨烯/聚合物复合材料的研究进展

石墨烯是最近几年才发现的炭材料的新成员, 其完美的二维结构和许多奇特的性质, 引起了科学家的极大兴趣。石墨烯和氧化石墨烯的改性以及各种石墨烯/聚合物复合材料的制备成为当前研究的热点之一。与纯的聚合物相比, 石墨烯的加入可赋予复合材料不同的功能性, 不但表现出优异的力学和电学性能, 且具有优良的加工性能, 为复合材料提供了更广阔的应用空间。文中概述了石墨烯/聚合物复合材料的制备方法、结构及性能, 并展望了石墨烯及其聚合物复合材料的研究前景。     

石墨烯/铜复合材料的制备及其性能与应用

石墨烯具有特殊的二维平面蜂窝状结构和优异的性能,是理想的金属复合材料的增强体。粉末冶金法作为制备石墨烯/铜复合材料的传统的方法,面临着石墨烯难以分散以及与金属基底结合差等困境,尽管该法可有效提高复合材料力学性能,但也降低了其导热导电性能。随着人们对石墨烯/铜的结构与界面问题的深入研究,一些新的粉体制备工艺如原位生长法制备出了优异性能铜基复合材料,这将有助于开发出优异性能的铜基电接触材料。从石墨烯/铜复合材料的制备工艺(化学气相沉积法、机械混合以及原位生长石墨烯等)、性能(机械性能、导热性能以及抗氧化和防腐蚀性能等)及其在电接触材料的应用和石墨烯/铜的未来发展趋势等方面进行阐述。     

石墨烯/铜复合材料的制备及其性能与应用

石墨烯具有特殊的二维平面蜂窝状结构和优异的性能,是理想的金属复合材料的增强体。粉末冶金法作为制备石墨烯/铜复合材料的传统的方法,面临着石墨烯难以分散以及与金属基底结合差等困境,尽管该法可有效提高复合材料力学性能,但也降低了其导热导电性能。随着人们对石墨烯/铜的结构与界面问题的深入研究,一些新的粉体制备工艺如原位生长法制备出了优异性能铜基复合材料,这将有助于开发出优异性能的铜基电接触材料。从石墨烯/铜复合材料的制备工艺(化学气相沉积法、机械混合以及原位生长石墨烯等)、性能(机械性能、导热性能以及抗氧化和防腐蚀性能等)及其在电接触材料的应用和石墨烯/铜的未来发展趋势等方面进行阐述。     

石墨烯增强铜基复合材料的研究进展

石墨烯具有超高的比表面积和优异的力学性能, 是铜基复合材料理想的增强体。传统的粉末冶金工艺很难解决石墨烯在铜基体中的分散问题, 以及石墨烯与铜基体结合性差的难题。随着近些年研究者对石墨烯-铜界面问题深入的探索, 一些新的制备工艺不断出现。本文系统地介绍和对比了近几年石墨烯增强铜基复合材料的制备工艺, 概述了关于石墨烯/铜复合材料力学性能的研究进展, 总结了石墨烯增强铜基复合材料力学性能的机理, 并对未来石墨烯增强铜基复合材料的研究重点进行了展望。     

石墨烯基复合材料的三维组装与应用研究进展

三维石墨烯结构体不仅继承了二维石墨烯片完美的碳晶体结构,还展现出超低的密度、极高的孔隙率和较大的比表面积等特点,具有导电、导热、吸附等优异性能,是近年来石墨烯功能材料中的一颗新星。目前,石墨烯与聚合物、无机纳米材料组装成三维结构复合材料的研究已经取得了实质性进展,研究者通过丰富的化学和物理路径实现了石墨烯与功能组分的三维有序组装,并赋予该材料奇特的结构特点和性能优势。这些特性使材料在能量储存、环境保护、传感器等研究领域表现出不错的应用前景。根据当前研究热点,综述了石墨烯基复合材料的三维组装与应用的研究进展,包括三维石墨烯/聚合物复合材料与三维石墨烯/无机纳米复合材料两种体系。重点总结了两种体系的三维组装方法,并分析了复合材料中石墨烯与功能组分的结构特点,简要概括了当前三维石墨烯基复合材料在环境保护、超级电容器等不同领域的应用进展,并对三维石墨烯基复合材料的三维结构设计与多样化应用进行了展望。     

石墨烯负载团簇结构CoFe2O4及其电化学储锂性

以氧化石墨为碳前驱体, 利用含氧官能团与金属离子的价键结合, 一步水热工艺同时实现石墨烯的制备及均匀负载团簇结构CoFe₂O₄。微观形貌显示CoFe₂O₄为一次颗粒组成的团簇结构。复合材料独特的结构有助于充分发挥石墨烯高导电性、大比表面积的优势, 相比单纯的CoFe₂O₄, 该复合材料具有优异的倍率特性和循环稳定性。石墨烯的高导电性提升了复合材料的整体导电和导锂特性。同时, 独特的团簇结构及石墨烯的限制作用抑制了活性纳米颗粒在充放电过程中的体积变化, 提高了活性材料的稳定性。     

Functional composite materials based on chemically converted graphene

Graphene, a one-atom layer of graphite, possesses a unique two-dimensional structure and excellent mechanical, thermal, and electrical properties. Thus, it has been regarded as an important component for making various functional composite materials. Graphene can be prepared through physical, chemical and electrochemical approaches. Among them, chemical methods were tested to be effective for producing chemically converted graphene (CCG) from various precursors (such as graphite, carbon nanotubes, and polymers) in large scale and at low costs. Therefore, CCG is more suitable for synthesizing high-performance graphene based composites. In this progress report, we review the recent advancements in the studies of the composites of CCG and small molecules, polymers, inorganic nanoparticles or other carbon nanomaterials. The methodology for preparing CCG and its composites has been summarized. The applications of CCG-based functional composite materials are also discussed.     

新型高能量密度锂离子电池负极Li21Si5/石墨烯复合材料的合成与性能研究

本研究利用放电等离子烧结技术同时实现热化学锂化与致密化, 制备得到Li₂₁Si₅与石墨烯两相分布均匀、高致密度的纳米结构复合材料。石墨烯的二维结构、优异的电导率以及大量结合紧密的两相界面能够有效地限制活性颗粒在脱锂过程中的体积收缩并促进电荷在活性颗粒内部的传输, 促使该复合材料表现出优异的电化学性能。预脱锂和首次嵌锂比容量分别为968和1007 mAh∙g^-1, 达到商业化应用锂-碳体系的3倍, 首次库伦效率达到94.5%。循环100圈后比容量仍然可保持在590 mAh∙g^-1, 循环稳定性相比于采用碳颗粒制备的复合材料提升了1倍。即使在1 A∙g^-1的高电流密度下循环, 比容量仍可保持在540 mAh∙g^-1。本研究为设计开发应用于锂离子硫、锂离子氧等高能量密度电池体系中的富锂合金负极材料提供了新的途径。     

静电自组装定向制备还原氧化石墨烯-石墨相氮化碳复合材料及其导热性能

采用NaOH溶液将块状多层石墨相氮化碳（B-g-C₃N₄）剥离成带负电的纳米片层石墨相氮化碳（g-C₃N₄）,并与带正电（经聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）改性）的还原氧化石墨烯（RGO）通过静电自组装的方式,制得“面-面”定向结合的RGO-g-C₃N₄二维异质层状复合材料。Zeta电位研究表明,静电组装过程主要受电荷中和作用的主导,通过改变RGO和g-C₃N₄表面的Zeta电位可控制静电自组装材料的组成及形貌。拉曼光谱和XPS测试结果说明,RGO-g-C₃N₄复合材料具有g-C₃N₄和RGO共同的结构特征; SEM和TEM结果进一步说明,RGO和g-C₃N₄纳米片在垂直方向上“面对面”定向叠加结合,复合后仍为片层状结构,层厚度明显增加。RGO-g-C₃N₄复合材料的导热系数随RGO含量的增加而增大,RGO含量为24.4wt%时,其导热系数达到4.2 W/（mK）,是相同质量分数简单物理混合RGO+g-C₃N₄复合材料导热系数（3.0 W/（mK））的1.4倍,由于RGO-g-C₃N₄复合材料形成有效导热链,使RGO-g-C₃N₄复合材料的导热系数高于简单物理混合RGO+g-C₃N₄复合材料的导热系数。      

纳米石墨烯复合材料的制备及应用研究进展

石墨烯作为一种由单原子紧密堆积成的二维蜂窝状晶格结构碳材料,具有许多特殊的物理化学性质,使其在各个领域均表现出良好的应用前景。目前石墨烯及纳米石墨烯复合材料的制备和应用已成为材料界研究的重点和热点。在简要介绍石墨烯的结构和性质的基础上,介绍了石墨烯的4种制备方法——机械剥离法、化学气相沉积法、化学剥离法和化学合成法。总结了纳米石墨烯/聚合物复合材料以及纳米无机/石墨烯复合材料的制备及应用,并重点讨论了纳米石墨烯复合材料在生物医药、电子器件、微波吸收、传感器以及电极材料等方面独特的应用优势,展望了纳米石墨烯复合材料的发展前景及研究方向。     

石墨烯增强铜基复合材料研究进展

石墨烯是一种新兴的二维碳纳米材料,具有良好的力学、导电以及润滑性能,是铜基复合材料中最具潜力的增强体.本文综述了石墨烯增强铜基复合材料的制备工艺,详细分析并归纳了石墨烯增强铜基复合材料的界面结构对于复合材料力学性能的影响及增强机制,总结了石墨烯增强铜基复合材料摩擦学行为研究的最新进展,并深入阐述了石墨烯增强铜基复合材料的润滑耐磨机制,最后,展望了石墨烯增强铜基复合材料的发展前景.     

碳基材料吸波性能研究进展

随着雷达探测技术的迅猛发展和电磁波辐射污染的日益加剧,新型吸波材料的研究和开发成为各国研究的热点。单一吸收剂存在吸波频带窄和吸收强度低等缺点,无法满足新型吸波材料频带宽、厚度薄、质量轻、吸收强的要求。碳材料具有密度低和吸波性能好等优点,通过与其他吸收剂的双组分、多组分复合,或对复合材料的微观结构进行设计,碳系复合材料表现出优异的吸波性能。简要介绍了吸波材料的工作机理,然后分别从炭黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯和其他碳系材料等5个方面综述了碳系材料在电磁波吸收中的应用和发展,归纳了碳系材料吸波性能的最新研究进展,最后提出了当前研究中存在的不足并明确了研究方向。