石墨烯导热高分子复合材料的制备、性能与机理

石墨烯是一种具有超大的比表面积、良好的热和化学稳定性、超高的热导率以及易于化学修饰的蜂窝状单层碳材料,已作为填料广泛应用于导热高分子复合材料领域。近年来石墨烯导热高分子材料的研究重点是改善石墨烯在聚合物基体中的界面相容性和分散性能。阐述了近年来石墨烯导热高分子复合材料的制备方法及其热性能,并重点对石墨烯导热高分子复合材料的导热机理进行综述,同时结合研究现状对石墨烯导热高分子复合材料的研究方向进行展望。     

石墨烯基橡胶复合材料的制备与性能

综述了近年国内外石墨烯基橡胶复合材料的研究进展,主要包括石墨烯/天然橡胶复合材料、石墨烯/丁腈橡胶复合材料、石墨烯/丁苯橡胶复合材料、石墨烯/硅橡胶复合材料、石墨烯/丁基橡胶复合材料和石墨烯/异戊橡胶复合材料。同时对石墨烯基橡胶复合材料在制备和应用过程中遇到的难题进行了分析和总结。开发高质量石墨烯的绿色环保低成本制备和提纯技术以及提高石墨烯在橡胶中的有效分散效果将是今后该领域亟待解决的关键技术问题。     

石墨烯基橡胶复合材料的制备与性能

综述了近年国内外石墨烯基橡胶复合材料的研究进展,主要包括石墨烯/天然橡胶复合材料、石墨烯/丁腈橡胶复合材料、石墨烯/丁苯橡胶复合材料、石墨烯/硅橡胶复合材料、石墨烯/丁基橡胶复合材料和石墨烯/异戊橡胶复合材料。同时对石墨烯基橡胶复合材料在制备和应用过程中遇到的难题进行了分析和总结。开发高质量石墨烯的绿色环保低成本制备和提纯技术以及提高石墨烯在橡胶中的有效分散效果将是今后该领域亟待解决的关键技术问题。     

石墨烯复合材料的制备、表征及性能

石墨烯属于一种二维晶体结构,它是由碳原子紧密堆积而成,其中有富勤烯、石墨以及碳纳米管等基本单元,这些都是碳的同位异形体。石墨烯在力学领域、电学领域、热学领域以及光学领域等都发挥出其优越的性能,因此,这一复合材料在当今已经成为了科学领域和物理学领域之中研究的焦点。对石墨烯复合材料的制备、表征以及性能进行分析,希望可以对石墨烯的应用与研究起到一定的帮助。     

共价联结石墨烯/导电高分子复合材料的制备及性能研究进展

石墨烯是目前发现的最薄的新型二维碳质材料,其优异的力学、光学、热力学和电学性能使其在改善复合材料性能方面具有显著优势。在氧化石墨烯及其衍生物的基础上,综述了近年来通过化学共价法制备石墨烯/导电高分子复合材料的一些最新研究进展,深入探讨了复合材料的电导率、电容等电化学性能及其在超级电容器的应用前景。     

磁性石墨烯复合材料的制备及应用研究进展

磁性石墨烯复合材料结合了纳米材料和磁性材料的优势,具有量子尺寸和宏观量子隧道等效应,被广泛应用于新能源、生物医学等领域。然而,磁性石墨烯复合材料的性能和应用受到其尺寸、形貌和晶体结构的影响,因此选择适当的制备方法对于开发出性能优越、应用广泛的磁性石墨烯复合材料至关重要。综述了近年来磁性石墨烯复合材料的制备方法及应用研究进展,重点介绍了制备方法的原理、优缺点及应用实例,并展望了未来的发展方向。     

石墨烯及其复合材料的制备研究进展

石墨烯具有独特的物理化学性质,在很多领域都表现出良好的应用前景,得到了日益广泛的关注和研究。本文对石墨烯及其复合材料的制备方法进行了综述,并以石墨烯/量子复合材料、石墨烯/碳纳米管复合材料、石墨烯/Pd复合材料及石墨烯/聚醚砜导电复合材料的制备为例进行具体阐述。     

石墨烯纳米复合材料的制备及性能研究

以泡沫镍为模板、石墨为催化剂、酚醛树脂为碳源,采用水热法以及热处理方法制备了三维石墨烯复合材料,再利用化学沉积法制备三维氧化镍-石墨烯-泡沫镍复合材料,并对其结构和电性能进行了分析,研究结果表明,该复合材料的石墨化程度高,具备电极特性,电化学性能稳定。     

石墨烯复合材料的制备及性能研究

为研究石墨烯在复合材料中的潜在价值,以石墨烯的特有属性为依据,通过在真空密闭环境中离心分散制得目标溶液,将混合溶液在高温环境中活化氢键,制得石墨烯-聚酯丙基复合材料薄膜,根据不同复合材料的石墨烯添加量,分析了石墨烯复合材料的力学性能、疏水性和热稳定性。研究结果表明,当石墨烯添加量为92%时,有助于增强材料的弹性模量;当石墨烯添加量为3%时,降低了材料的疏水性,石墨烯使复合材料的综合性能大幅提升,为复合材料推广研究提供了科学依据。     

聚乙烯醇/石墨烯复合材料的制备及其性能

采用超声辅助Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),采用机械共混法,辅以化学还原法制备了聚乙烯醇(PVA)/石墨烯(RGO)复合材料,对有关产物进行了表征和测试。结果表明:适量引入RGO可有效改善PVA的力学性能、热稳定性和导电性能,当RGO质量分数为1.5%时,PVA/RGO抗拉伸强度达45.2 MPa,比PVA提高了27%,电导率比PVA提高了6个数量级;当RGO质量分数为2.0%时,PVA/RGO玻璃化温度达到85.6℃,比PVA提高了8.0℃。     

生物质基石墨烯复合材料的综述

近年来石墨烯因其优良的力学、电学、热学和光学等特性,在学术界备受广泛关注。石墨烯与生物质分子之间能够通过共价或非共价作用（氢键、π-π作用、静电作用等）进行复合。这些相互作用既增加了石墨烯在生物质中的溶解性或分散性,也可以提高复合材料的性能,从而拓展其功能。本文综述了石墨烯的制备方法及生物质基石墨烯复合材料的制备及应用,并展望了生物质基石墨烯纳米材料的前景及意义。     

氮掺杂石墨烯/碳纳米管/无定形炭复合材料制备及其电化学性能

碳基复合材料被认为是超级电容器广泛应用最有前景的电极材料之一。本文使用氧化石墨烯（GO）、硝酸钴［Co(NO₃)₂］、三聚氰胺为原料,利用钴对高温下热解碳源的催化作用,制备得到了氮掺杂石墨烯/碳纳米管/无定形炭（NC）复合材料,并测试了其电化学性能。探究了金属和三聚氰胺添加量对碳基复合材料结构和性能的影响,研究发现,在添加量分别为0.02mmol和0.3g时,制得的样品具有大比表面积（380.5m²/g）和高掺氮质量分数（6.29%）,并在三电极系统中体现出优异的电化学性能,电流密度为0.5A/g时样品的比电容为137.1F/g,5A/g时比电容为113.5F/g,保持率为88.5%,具有优异的倍率性能,在循环5000圈后样品的容量保持率为104%,具有良好的循环稳定性,这归因于三维结构可以加快充放电过程中的离子转移和氮掺杂可提高材料润湿性和贡献部分赝电容,为超级电容器电极材料的制备提供了理论借鉴。     

聚偏氟乙烯/石墨烯复合材料的制备及性能研究

用溶液共混法制备出聚偏氟乙烯/氧化石墨烯复合材料(PVDF/GO),经高温热压将GO还原得到聚偏氟乙烯/还原氧化石墨烯复合材料(PVDF/rGO)。研究了填料种类及含量对复合材料电学性能、热稳定性和力学性能的影响。结果表明：随GO和rGO的添加,两种复合材料的介电常数(ε _r)均变大、介电损耗(tanδ)变化不大;低含量下GO和rGO均能提高PVDF的热稳定性,但rGO对PVDF性能的改善效果更好;随填料含量从0增加到8%(质量),100 Hz下PVDF/rGO复合材料的ε _r从3.60增加到38.30,PVDF/rGO[4%(质量)]复合材料失重率为5%的分解温度较纯PVDF提高了6.44℃。rGO增强了PVDF的刚性,PVDF/rGO复合材料的拉伸强度先增大后减小,杨氏模量逐渐增大,当rGO含量为4%(质量)时拉伸强度最大,拉伸强度和弹性模量分别较纯PVDF提高了35.30%、22.58%。但GO和rGO都降低了复合材料的击穿场强。     

石墨烯/二氧化钛复合材料的制备及催化性能研究

以石墨粉和钛酸四丁酯为原料,通过水热法一步合成了石墨烯/二氧化钛复合材料.采用XRD和SEM对该复合物进行了表征,并研究了光照条件、石墨烯含量、煅烧温度、光催化时间和pH等因素对聚丙烯酰胺降黏性能的影响.实验结果表明:在石墨烯/二氧化钛复合材料中,二氧化钛纳米颗粒均匀地分散在石墨烯层上;当在石墨烯质量分数为10％、煅烧温度为450℃、pH为6～7、光催化30 min等条件下,石墨烯/二氧化钛复合材料在紫外光下对聚丙烯酰胺的光催化降黏率能达到96％以上.     

三维石墨烯/聚氨酯复合材料的制备与特性

以氧化石墨烯(GO)为网络骨架的前驱体,通过水热还原、冷冻干燥制备了石墨烯气凝胶(GA);再以聚氨酯(PU)为复合材料的填充体,调节PU软硬度与流动性并真空浸渍气凝胶GA,两步法制备出互咬型三维石墨烯/聚氨酯(3DGP)复合材料。利用SEM、Raman、FTIR对GO、GA、3DGP的结构与形貌进行了表征,并采用TGA-DSC和自制压阻测试平台分析热稳定性和压阻特性。结果表明:6 g/L GO水溶液在还原剂乙二胺(EDA)作用下,GO片层间相互连接形成规整蜂窝状三维网络结构,其孔径约0.8mm,3DGP中PU与GA能很好地咬合;三维网络骨架的连续性为热运输载体声子提供了良好通道,使得3DGP热稳定性能显著提升,失重率5%时温度较PU提升了45℃;具有低迟滞性(8.7%)并且在压阻测量区间表现出两种压阻效应。     

石墨烯柔性导电改性涤纶织物的制备与性能

采用乙二胺（EDA）和氢氧化钠对涤纶织物进行改性，获得氨基化改性涤纶，再将改性涤纶浸渍氧化石墨烯（GO）溶液，涤纶表面的GO还原成还原氧化石墨烯（RGO）后得到具有导电性能的涤纶织物。采用扫描电镜（SEM）对导电涤纶进行表征，并进行耐洗和耐摩擦性能测试。研究结果表明，涤纶织物经EDA改性后对GO的吸附能力增强，织物导电性增加；改性涤纶的最佳导电整理工艺为GO溶液pH值6，5 g/L保险粉在95℃还原60min可使织物上GO较充分还原，改性涤纶织物的导电性随GO浓度的增大、还原温度的增加和还原时间的延长而增强，当GO为2g/L时，改性涤纶的表面电阻值降低至14.575 KΩ/cm。由SEM结果可知未经改性的涤纶织物表面光滑，经导电整理后织物表面覆盖一层石墨烯薄膜。     

石墨烯导电高分子复合材料研究进展

本文综述了有关填充型导电高分子复合材料的研究进展及其应用,重点介绍并比较了石墨烯／聚合物导电高分子复合材料的制备方法,讨论了石墨烯的功能化改性处理。     

Effect of phase transitions on the electrical properties of polymer/carbon nanotube and polymer/graphene nanoplatelet composites with different conductive network structures

Multi‐walled carbon nanotube (MWCNT)‐ and graphene nanoplatelet (GNP)‐filled high‐density polyethylene (HDPE) composites with dispersed and segregated network structures were prepared by solution‐assisted mixing. Simultaneous DC conductivity and differential scanning calorimetry were used to measure electrical conductivity during composite thermal phase transitions. It was found that the conductive network is deformed during melting and rebuilt again during annealing due to the re‐agglomeration of nanofillers. The rebuilding of the structure is significantly affected by the original network structure and by the shape and loading of the nanofillers. Both deformation and reorganization of the network lead to drastic changes in the conductivity of the composites. The crystallization process also affects the conductive network to some extent and the subsequent volume shrinkage of the polymeric matrix after crystallization results in a further decrease in the resistivity of HDPE/GNP composites. Classical electrical percolation theory combined with a kinetic equation is used to describe the conductivity recovery of composites during annealing, and the results are found to be in good agreement with experimental data. © 2017 Society of Chemical Industry     

导电型聚合物/石墨烯复合材料的研究进展

分别介绍了导电型聚合物/石墨烯复合材料的导电机理、制备方法以及相关的应用领域,分析了导电型聚合物/石墨烯复合材料目前存在的一些问题,并对导电型聚合物/石墨烯复合材料的未来发展作出了一定展望。     

NiMn2O4/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其超级电容性能

采用水热法制备了NiMn₂O₄/还原氧化石墨烯（NiMn₂O₄/rGO）复合电极材料,研究了石墨烯对NiMn₂O₄/rGO材料形貌、微观结构及电化学性能的影响。结果表明：NiMn₂O₄纳米片沉积在石墨烯片的表面,聚集现象消失。与纯NiMn₂O₄相比,NiMn₂O₄/rGO具有高的比表面积和优良的电化学性能。在1A/g时具有1375F/g的比电容,而纯NiMn₂O₄的比电容为924F/g。5000次充放电后,NiMn₂O₄/rGO在5A/g时的比电容保留率为90%,而NiMn₂O₄的比电容保留率为78%。NiMn₂O₄/rGO表现出良好的电容性能,作为超级电容器电极材料具有广泛的应用前景。