石墨烯在復(fù)合材料中的應(yīng)用

在世界范圍內(nèi)，氧化石墨烯（GO）和石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)企業(yè)超過(guò)1000多家，石墨烯的產(chǎn)業(yè)鏈體系已經(jīng)覆蓋了防腐涂料、熱管理材料、復(fù)合材料、儲(chǔ)能、電子顯示、大健康等多個(gè)領(lǐng)域。

氧化石墨烯（GO）具有皺褶結(jié)構(gòu)、豐富的官能團(tuán)，便于改性修飾，相比于石墨烯更加容易分散到復(fù)合材料當(dāng)中，且能夠保持其片狀結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)還原可將石墨烯的眾多優(yōu)點(diǎn)賦予復(fù)合材料，實(shí)現(xiàn)性能的提升。因此GO以及石墨烯基復(fù)合材料的研究受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度關(guān)注。

在學(xué)術(shù)界，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)聯(lián)合常州第六元素材料科技股份有限公司發(fā)表在Science China Materials上發(fā)表的綜述《Towards industrialization of graphene oxide》，介紹了當(dāng)前GO工業(yè)化的發(fā)展情況，主要對(duì)于GO的大規(guī)模制備以及一些具有市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的代表性應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，重點(diǎn)介紹了GO在熱管理、多功能聚合物復(fù)合材料、防腐領(lǐng)域、潤(rùn)滑劑、能源、環(huán)境和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。文章中，作者還討論了當(dāng)前GO在工業(yè)化和商品化過(guò)程中面臨的挑戰(zhàn)和處理策略。

在產(chǎn)業(yè)界，常州第六元素的GO和石墨烯產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了多領(lǐng)域的工業(yè)級(jí)應(yīng)用。以下為GO以及石墨烯的應(yīng)用實(shí)例。

1、石墨烯防腐涂料

第六元素在防腐型石墨烯的制備以及設(shè)計(jì)基于石墨烯的防腐涂料配方方面有著豐富的經(jīng)驗(yàn)。鹽霧試驗(yàn)結(jié)果表明，以石墨烯為防腐填料應(yīng)用于環(huán)氧底漆、涂料中，能夠顯著提高防腐涂料的耐中性鹽霧時(shí)間。

2、石墨烯/聚氨酯復(fù)合材料

將石墨烯應(yīng)用于聚氨酯復(fù)合材料中，可以顯著提高聚氨酯的耐磨性能，研究發(fā)現(xiàn)，添加3?的石墨烯，相對(duì)于未添加石墨烯的聚氨酯，復(fù)合材料的耐磨次數(shù)可由218次提高至851次，另外，石墨烯還能夠提高聚氨酯復(fù)合材料的耐老化性能。石墨烯聚氨酯復(fù)合材料應(yīng)用于汽車密封條的耐磨試驗(yàn)也表明，添加石墨烯能夠顯著提高密封條的耐磨性能。

3、石墨烯/高分子復(fù)合材料

納米粒子作為填料制備的高分子復(fù)合材料具有優(yōu)異的性能，廣泛應(yīng)用于汽車、飛機(jī)、建筑、電子器件等領(lǐng)域。其中性能的提升與納米粒子在復(fù)合材料中的分散狀態(tài)和納米粒子與高分子基體之間的相互作用有很大的關(guān)系。多數(shù)納米粒子與高分子不相容，在復(fù)合材料中無(wú)法形成均相體系，從而制約了納米粒子對(duì)高分子復(fù)合材料的增強(qiáng)作用。GO表面具有豐富的官能團(tuán)，與很多高分子材料之間有較高相容性，可以用作多種高分子復(fù)合材料增強(qiáng)填料，得到的復(fù)合材料可以提升力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)等多方面性能。