氧化石墨烯的改性及其聚合物复合材料的研究进展

石墨烯具有优良的热性能、机械性能和电性能,填充少量石墨烯即可提高复合材料的性能。从石墨烯的制备开始,介绍了石墨烯的化学改性方法,包括羧基、羟基、环氧基的改性以及非共价键功能化和聚合物功能化的研究进展;总结了聚合物/石墨烯复合材料的制备方法以及聚合物/石墨烯复合材料的应用并展望了石墨烯及其复合材料的发展方向。     

石墨烯/聚氨酯复合材料制备及性能研究进展

近年来,石墨烯改性聚氨酯纳米复合材料因其优异的综合性能而备受关注。在聚氨酯基体中添加石墨烯或其衍生物可显著提升聚氨酯的物理机械、热学、电磁学等性能,满足聚合物复合材料高性能和多功能的特殊要求。首先介绍了石墨烯的功能化改性方法,包括共价键改性和非共价键改性。随后介绍了石墨烯/聚氨酯纳米复合材料的制备工艺,包括原位聚合、溶液共混、熔融共混、水相(胶乳)共混等。综述了石墨烯/聚氨酯纳米复合材料在物理机械性能、导电性能、介电性能、导热性能、气体阻隔性能、阻燃性能、电磁屏蔽性能和防腐蚀性能等方面的最新研究进展。最后,对石墨烯/聚氨酯纳米复合材料面临的挑战和发展前景进行了展望。     

石墨烯功能化及在改性环氧树脂复合材料应用中的研究进展

石墨烯具有优异的机械性能及导热性能,将其与聚合物结合制成复合材料,是发挥石墨烯优异性能最可行的方法之一.然而,石墨烯在聚合物中分散时易团聚,石墨烯功能化是解决这一问题最常用的方法.基于以上背景,重点介绍了石墨烯与氧化石墨烯的功能化方法,包括共价功能化和非共价功能化.同时,阐述了功能化石墨烯在改性环氧树脂力学性能和导热性...     

石墨烯基复合材料功能化研究新进展

石墨烯特殊的结构赋予其诸多优异的性能。过去10年中,石墨烯已成为备受瞩目的国际前沿和热点。功能化对石墨烯的发展具有重大意义,然而关于石墨烯功能化的研究还处于探索阶段。重点阐述了石墨烯的共价键和非共价键功能化领域的最新进展,并对相关领域的发展趋势作了展望。     

石墨烯：化学与结构功能化

石墨烯是由单原子层二维单晶结构构成的一种新型纳米材料,具备光学、力学等优异性能,但其疏水性和生物不相容性限制了其在诸多领域的应用。为解决这一问题,石墨烯功能化成为近年来的研究热点。功能化石墨烯包括石墨烯的衍生物氧化石墨烯、石墨烯聚合物复合材料、转角石墨烯、石墨烯气凝胶、超韧性石墨烯等,主要是在石墨烯材料基础上,通过物理化学处理、结构改进对材料本身进行改性,使其功能化。功能化石墨烯具有优良的光电性能,包括高灵敏度、高响应度、高探测度等,可用于工业检测和监控、三维形貌测量、生物医学等邻域。重点讨论了功能化石墨烯的性质、制备方法,介绍了石墨烯功能化的最新进展。同时,对目前功能化石墨烯所面临的挑战和机遇做了展望。     

碳基光热转换纳米材料的表面功能化和生物应用

光热治疗技术已经引起了广泛的重视,其走向应用的前提是开发出高效稳定的光热转换材料.碳基光热转换纳米材料具有毒性小、稳定性高等优点,已经成为了研究的热点.综述了碳基光热转换纳米材料(包括纳米碳管和石墨烯)的研究进展,重点论述了其表面改性技术(包括非共价键改性和共价键改性方法);随后总结了其表面功能化方法,主要有RGD、抗体、叶酸和DNA等靶向性功能化的修饰方法;最后介绍了其在光热治疗、近红外热成像等生物医药方面的应用.     

石墨烯复合材料的结构、制备方法和原理

石墨烯复合材料具有优异的性能和广泛的潜在用途,目前对石墨烯复合材料的性能及应用已有较多的文章进行了详细的综述,但对石墨烯复合材料制备方法的原理却很少进行系统论述。综述了石墨烯复合材料的基本结构、制备方法和原理、制备方式,并对石墨烯表面的功能化改性进行了阐述,最后对各种石墨烯复合材料的制备方法和过程逐一作了介绍,同时对今后石墨烯复合材料制备需要解决的问题作了展望。     

非共价键表面修饰的石墨烯/聚合物复合材料研究进展

石墨烯具有优异的力学、电学和热学等性能,被广泛应用于聚合物基复合材料的改性研究中。石墨烯表面惰性,与聚合物相容性较差,难以在复合材料中充分发挥优异的性能,因此需要对其进行表面修饰。与共价键表面修饰方法相比,对石墨烯进行非共价键表面修饰,可以在改善其表面活性的同时维持原始结构,更适合构筑高性能聚合物功能复合材料。本文综述了石墨烯非共价键表面修饰的研究进展,分析了采用非共价键修饰的石墨烯填充的复合材料结构与性能间的关系,讨论了复合材料存在的界面结合较弱问题,提出了复合材料低成本制备、微观结构精确调控的发展前景。     

共价功能化石墨烯超疏水防腐复合涂层材料的制备

石墨烯/有机聚合物复合涂层材料较纯聚合物材料具有更优越的阻隔性能,然而由于石墨烯之间高表面能和分子间作用力,使石墨烯在防腐等领域的应用潜力无法充分发挥。本文首先以传统自由基共聚方法合成一种含氟丙烯酸酯共聚物,并采用丙炔胺对氧化石墨烯改性合成炔基化氧化石墨烯,然后利用含氟丙烯酸酯共聚物末端氰基通过点击化学反应以共价键形式接枝在炔基化氧化石墨烯表面。疏水性分析表明,含氟共聚物功能化石墨烯的水接触角达到153°,将制备的功能化石墨烯涂敷于钢板基体时,水接触角提高到171.3°。扫描电镜显示,在炔基化石墨烯表面生长有大量300~600 nm的半球形接枝物。同时,将含氟共聚物功能化石墨烯/环氧树脂复合材料应用于碳素结构钢中,通过Tafel曲线和电化学阻抗谱对其耐蚀性能进行表征。结果显示,氟化石墨烯含量为0.5wt%的复合涂层的电流密度I_corr最低(8.872×10?9 A/cm2),比其他涂层样品低1~2个数量级。综上所述,本实验所制备的涂层材料具有良好的防腐性能,这一研究为开发石墨烯防腐蚀涂层材料提供了一种新的策略。      

石墨烯的组织性能、改性处理及应用前景

石墨烯因其独特的二维薄片状结构,展现出优异的电学、力学性能,成为材料研究的新热点,带给人们丰富的想象空间。本文从原理、技术特点和组织形貌等方面对比了各种石墨烯的制备技术,总结石墨烯微观结构的表征手段和技术,概括其主要性能。针对当前石墨烯使用的瓶颈问题,阐述了石墨烯非共价键和共价键的改性方法。综述了石墨烯在电池、储能、涂层、医学、传感器、添加剂等方面的应用。最后对石墨烯未来可能的发展方向进行了大胆的预测。     

石墨烯基水润滑添加剂研究进展

随着工业的飞速发展和人们环保意识的日益增强,传统润滑油在避免环境污染等方面越来越难以满足人们的使用要求,而环境友好型润滑剂成为摩擦学研究的重要方向.水基润滑剂具有成本低、冷却性能优、可生物降解和安全性能好等优点,是一种典型的绿色环保型润滑剂,既可以满足生态环境保护的使用要求,又可以满足某些特殊环境的使用需求.但在实际应用中,需要引入纳米添加剂来解决水介质的运动黏度小、润滑性能有限和易腐蚀等问题.石墨烯基材料是一种具有优异力学性能的片层结构纳米材料,且片层之间的滑动属于超润滑滑动,作为水基润滑添加剂使用潜力巨大.然而,石墨烯是由类苯环为单元组合而成的稳定结构,片层之间存在强烈的π-π相互作用,在水基介质中很容易产生聚集沉淀.因此,近年来许多学者开始采用不同的方法对石墨烯基材料进行功能化修饰,逐渐发现修饰后的石墨烯基材料在水基溶液中具有较好的分散稳定性,并且保持石墨烯原有的力学和润滑性能,作为添加剂显著提升了水基介质的润滑性能.本文归纳了目前石墨烯面向水润滑潜在应用的常用改性方法:(1)利用氧化石墨烯等片层上的含氧基团作为"锚固点"与修饰分子发生化学反应的共价键功能化修饰;(2)利用修饰分子与石墨烯基材料之间的π-π相互作用、离子相互作用和氢键等作用力进行结合的非共价键功能化修饰;(3)对石墨烯基材料进行尺寸调控.修饰后得到的石墨烯基水润滑添加剂能够有效降低工件间的摩擦系数和磨损率,并提高水基润滑剂的缓蚀效率.但是,石墨烯基材料作为水基润滑添加剂使用,其在水中达到长期的分散稳定性还具有一定的挑战性.并且目前所采用的多为油基润滑剂的评价体系,缺少对其冷却性能和生物降解性的测试标准与方法,因此需要建立一套针对石墨烯基水润滑添加剂的完整、系统的评价体系.     

功能性石墨烯改善聚合物介电性能的研究进展

目的对近年来使用改性石墨烯改善聚合物基复合材料介电性能的研究进行总结,指出今后的发展方向。方法总结通过石墨烯改性来改善其在聚合物的分散性和提高聚合物基石墨烯复合材料介电性能的方法;对比石墨烯/聚合物复合材料的复合工艺对其介电常数和介电损耗数值的变化,总结不同的改性方法对复合材料介电性能的影响。结论石墨烯作为一种性能较优的导电填料对材料介电性能影响巨大,然而,由于其物理分散性不好,极大地阻碍了石墨烯改性聚合物基高介电复合材料的发展。通过对石墨烯进行功能化改性修饰可以有效提高聚合物基复合材料的介电性能,这种材料可作为电活性聚合物,在很多需要高介电常数的电介质材料领域,如超级电容器、感应器、驱动器、智能包装和机器人等方面得到应用。     

改性石墨烯/介电弹性体的制备及传感性能

目的制备具有优异介电性能,可用于传感器的热塑性聚氨酯弹性体复合材料。方法使用十八烷基胺修饰氧化石墨烯片层,通过热处理工艺部分还原改性后的氧化石墨烯,利用溶液混合法将改性石墨烯分散到热塑性聚氨酯的基体中,通过絮凝-热压的方法成形,并测试其结构、介电性能及传感性能。结果十八烷基胺通过共价键的形式接枝到氧化石墨烯表面,X射线衍射表明,十八烷基胺通过表面接枝改性,增大了石墨烯片层的层间距。结论改性石墨烯填充的介电弹性体具有较高的介电常数和较低的介电损耗,且表现出良好的弯曲形变-介电敏感响应。     

卟啉衍生物功能化石墨烯材料的光电性能新进展

石墨烯是一种新型二维近似平面结构的碳纳米材料,具有非常卓越的光电性能,为更好地发挥其优异性能,对其表面功能化改性颇受人们关注。重点阐述了卟啉类衍生物对石墨烯的共价和非共价功能化修饰及通过共价和非共价方式构筑其纳米复合材料和此纳米材料在非线性光学和电化学传感器制备等应用中的最新研究进展,并展望了石墨烯卟啉杂化材料在相关领域里的应用。     

石墨烯纳米复合多层薄膜的制备及应用

层层自组装技术制备的石墨烯纳米复合多层薄膜不仅拥有石墨烯优异的摩擦学、电学、热力学性能,且可基于协同效应产生新的特定功能如光催化活性、超润滑特性、抗菌活性等。根据多层复合薄膜的组装实质,从共价键和非共价键组装角度对石墨烯纳米复合多层薄膜的制备方法进行了综述,介绍了石墨烯复合薄膜在生物医学、电子器件、传感器等领域的应用,并对石墨烯复合薄膜的发展进行了总结和展望。     

功能化石墨烯材料在气体检测方面的应用研究进展

石墨烯是一种具有单原子层厚度的二维蜂窝状碳材料,由于其具有奇异的比表面积效应、光电效应和机械强度等优点,在能源、环境、军事和航天等领域得到了大量的研究。石墨烯材料的功能化可对其结构、物化性质和光电性质等方面进行有益调整,从而拓宽了其对化学物质的检测范围。主要综述了近期利用化学改性、纳米颗粒修饰和聚合物复合方法对石墨烯材料进行功能化改性的研究进展,以及功能化石墨烯材料在提高灵敏度和选择性等气体传感特性方面的应用,并对该领域存在的挑战和前景进行了展望。     

基于石墨烯电化学生物传感器的研究进展

石墨烯具有优良的光电性能和机械性能,是制备电化学生物传感器的绝佳材料。但单质石墨烯易发生卷曲、团聚以及层间堆叠,不利于在传感器中的应用。为此研究人员采取许多措施对石墨烯进行改性,从而得到石墨烯衍生物或石墨烯复合材料,并最终将其应用到电化学生物传感器的制备中。本文简要介绍了石墨烯的功能化方法及在电化学生物传感器中的应用优势,重点综述了基于石墨烯材料的电化学生物传感器,包括免疫传感器、酶传感器、生物小分子传感器、适配体传感器和DNA传感器的最新研究成果,比较分析并总结了各类传感器的优势和不足,展望了其未来的发展前景。     

水溶性钛酸酯偶联剂改性石墨烯的制备与性能

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),然后在钛酸酯偶联剂TM-200S和水合肼共同作用下,对GO进行改性和还原,得到了功能化石墨烯。采用X射线光电子能谱、X射线粉末衍射仪和透射电镜等手段对GO的结构和性能进行表征。讨论了TM-200S用量、温度和反应时间对改性石墨烯的影响,确定了TM-200S改性石墨烯的较佳制备方案:GO与TM-200S的质量比为1∶7,反应温度为80℃,反应时间为8h。     

石墨烯/聚合物复合材料导热性能研究进展

石墨烯是一种新型的二维纳米材料,可以提供声子的二维传播路径,具有非常优异的导热性能,是导热型聚合物复合材料的理想填料。文中总结了石墨烯/聚合物复合材料导热性能的影响因素(石墨烯取向、石墨烯尺寸、温度、聚合物链长度、石墨烯片层厚度、石墨烯分散性和与聚合物的界面强度),重点介绍了3种增强石墨烯/聚合物复合材料导热性能的方式(共价键连接、非共价键连接、多种填料协同共混)。     

石墨烯/聚合物复合材料导热性能研究进展EI北大核心CSCD

石墨烯是一种新型的二维纳米材料,可以提供声子的二维传播路径,具有非常优异的导热性能,是导热型聚合物复合材料的理想填料。文中总结了石墨烯/聚合物复合材料导热性能的影响因素(石墨烯取向、石墨烯尺寸、温度、聚合物链长度、石墨烯片层厚度、石墨烯分散性和与聚合物的界面强度),重点介绍了3种增强石墨烯/聚合物复合材料导热性能的方式(共价键连接、非共价键连接、多种填料协同共混)。