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。     

聚合物基石墨烯纳米复合材料的研究进展

综述了聚合物基石墨烯及改性石墨烯纳米复合材料的研究进展.添加少量的石墨烯就可以显著提聚合物材料的各方面性能,因此,近年来石墨烯得到了学术界和工业界的高度关注,石墨烯、氧化石墨烯的改性,以及聚合物基石墨烯纳米复合材料被广泛研究.通过广泛的文献阅读对聚合物基石墨烯纳米复合材料的结构、制备方法以及性能进行了深入探讨.     

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。     

石墨/聚合物纳米复合材料研究新进展

综述了最近3年国内外石墨/聚合物纳米复合材料的研究进展,阐述了石墨纳米薄片的制备方法,石墨的表面改性以及各种石墨/聚合物复合材料在电学、热学和摩擦学等领域中的性能特点。指出了石墨在制备功能聚合物纳米复合材料中的重要应用价值。     

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。     

丝素蛋白复合石墨烯类材料在生物医学领域中的研究进展

丝素蛋白是一种天然生物聚合物,因其具有独特的弹性、柔韧性、生物相容性和生物可降解性而在生物医学领域有很大的应用潜力。然而,低成骨能力和力学性能不足限制了其在骨科等领域的应用。石墨烯是一种碳质新材料,具有强度高、延展性能优良以及导热系数高、电子迁移率高和电阻率低等特性。以氧化石墨烯、还原氧化石墨烯为代表的石墨烯类纳米材料在保持石墨烯特性的基础上,又分别被赋予了良好的水溶性、生物相容性及电化学活性等卓越的理化性能,近年来已成为生物医学领域的研究热点。研究发现,将丝素蛋白与石墨烯类材料联合应用,可结合各自特点以制备出性能更优的复合材料,从而开辟更广阔的应用前景。本文综述了丝素蛋白复合石墨烯类材料的制备方法、性能及其在生物医学领域的应用,并展望了此类复合材料在生物医学领域未来的发展趋势。     

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。     

石墨烯硅橡胶复合材料的性能研究

本文采用复配的石墨烯、碳纳米管和氧化铝为导热填料制备了具有导热功能的有机硅复合材料。研究了石墨烯、碳纳米管和氧化铝的复配比例对复合材料体积电阻率、导热系数、拉伸强度等性能的影响;同时,以Gr-C-4#样品为基础配方,采用硅烷偶联剂Si-G-1分别对石墨烯、碳纳米管及氧化铝进行改性,并用改性后的填料配制石墨烯硅橡胶复合材料Gr-C-Si-1#,对比样品Gr-C-4^#与Gr-C-Si-1^#的性能差异,分析了改性复配填料对复合材料性能的影响。采用石墨烯硅橡胶复合材料对电缆终端进行了封装,对封装好的电缆终端开展了100、150、200A电流下的温升实验,未出现局部过热,并测定水浸泡前后的电缆终端电阻,封装后的电缆终端电阻未出现明显上升,实验结果表明本材料可以在电缆终端或中间连接处进行灌封,可对封铅连接处的良好的保护作用,工程应用意义重大。     

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。     

硅/石墨烯/碳复合材料的制备及其储锂性能研究

通过氧化、PDDA-PSS-PDDA改性、包覆石墨烯、复合对苯二胺、800℃碳化,从而制得硅/石墨烯/碳复合材料,并对其形貌及性能进行了研究。结果表明,石墨烯含量为200mL时,制备的复合材料作为锂离子电池负极材料表现出良好的电化学性能,首次可逆充电比容量为957.2mAh/g,循环100次后,比容量可稳定在761.0mAh/g。     

Polyurethane conductive blends and composites: synthesis and applications perspective

The objective of this review is to describe the important progress made in the area of synthesis and applications of conducting composites/blends derived from polyurethanes as host material. Polyurethane is one of the most useful polymeric materials with multiple functional applications. The pristine polymer is an insulator and conductivity can be imparted by blending or compositing with conductive materials such as conducting polymers, carbon black, CNTs, and graphite/graphene. The resulting conductive composites are useful as sensors, corrosion-resistance paints, electrostatic dissipaters, EMI shielders, and many others. The review discusses various methods to obtain such conductive polyurethane composites and their intended or demonstrated applications.     

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。     

O-3型压电陶瓷/聚合物复合材料的制备工艺新进展

0－3型压电陶瓷／聚合物复合材料具有单相压电陶瓷或聚合物所不具备的良好的综合性能,因此引起了人们广泛的兴趣和研究。本文综述了0－3型压电复合材料的制备工艺及相应复合材料的压电性能,重点介绍了水解－聚合法、凝聚－胶体法、溶液聚合法3种新型制备工艺,简要分析各种制备工艺的优缺点,为压电陶瓷／聚合物复合材料（甚至是纳米级压电复合材料）的进一步研究、开发和应用提供依据。     

Solution Adsorption Formation of a π‐Conjugated Polymer/Graphene Composite for High‐Performance Field‐Effect Transistors

Semiconducting polymers with π‐conjugated electronic structures have potential application in the large‐scale printable fabrication of high‐performance electronic and optoelectronic devices. However, owing to their poor environmental stability and high‐cost synthesis, polymer semiconductors possess limited device implementation. Here, an approach for constructing a π‐conjugated polymer/graphene composite material to circumvent these limitations is provided, and then this material is patterned into 1D arrays. Driven by the π–π interaction, several‐layer polymers can be adsorbed onto the graphene planes. The low consumption of the high‐cost semiconductor polymers and the mass production of graphene contribute to the low‐cost fabrication of the π‐conjugated polymer/graphene composite materials. Based on the π‐conjugated system, a reduced π–π stacking distance between graphene and the polymer can be achieved, yielding enhanced charge‐transport properties. Owing to the incorporation of graphene, the composite material shows improved thermal stability. More generally, it is believed that the construction of the π‐conjugated composite shows clear possibility of integrating organic molecules and 2D materials into microstructure arrays for property‐by‐design fabrication of functional devices with large area, low cost, and high efficiency.     

A review on polymer heat exchangers for HVAC&R applications

Because of their low thermal conductivity, polymers are not commonly considered as a material to construct heat exchangers, except for specific applications, e.g. heat recovery from solvent laden streams, where exotic alloys are required to prevent corrosion. In this review the material properties of polymers are examined, as well as the current state of the art of polymer matrix composites. It is shown that these materials do hold promise for use in the construction of heat exchangers in HVAC&R applications, but that a considerable amount of research is still required into material properties and life-time behavior. A successful application of polymers or polymer matrix composites is based on careful material selection and modification of the design to fully exploit the material properties, as is demonstrated through a series of examples.     

The characterization of low cost fiber reinforced thermoplastic composites produced by the DRIFT™ process

A new, low cost process for hot-melt impregnation of continuous reinforcing fibers with thermoplastic polymers is described. This technique can be used to fabricate various product forms including discontinuous, long-fiber products for compression molded parts, continuous fiber products for pultrusion, filament winding, and woven fabric applications. Mechanical data are presented for composites with various fiber and polymer combinations. Effects of fiber orientation and length on mechanical properties are discussed, and the effect of fiber–polymer bonding on impact strength and microstructure are shown. It is shown that the low cost and high performance achieved with this approach has the potential to expand applications of thermoplastic composite materials.     

树脂基复合材料表面功能防护涂层的研究现状

树脂基复合材料因具有综合成本低、减重性能好、比强度高、比刚度高、耐腐蚀和性能可设计等优点,在航空航天领域已广泛用于替代现有的部分金属部件;然而树脂基复合材料较差的抗氧化与耐磨损性能以及较低的使用温度限制了其更广泛的应用。综述了树脂基复合材料表面功能防护涂层的国内外研究进展,探讨了不同涂层制备方法、防护性能及其失效机理,为未来涂层的研究提供基础,以解决涂层制备工艺及其服役寿命问题。     

Manufacturing Aspects of Advanced Polymer Composites for Automotive Applications

Composite materials, in most cases fiber reinforced polymers, are nowadays used in many applications in which light weight and high specific modulus and strength are critical issues. The constituents of these materials and their special advantages relative to traditional materials are described in this paper. Further details are outlined regarding the present markets of polymer composites in Europe, and their special application in the automotive industry. In particular, the manufacturing of parts from thermoplastic as well as thermosetting, short and continuous fiber reinforced composites is emphasized.