目前,國內(nèi)很多機械領域正向智慧化方向發(fā)展,傳感器、數(shù)據(jù)采集、發(fā)送、傳輸、接收設備成為必然,但很多自動化器件在潮濕、雨雪天氣下具有濕滯嚴重、電阻漂移、數(shù)據(jù)采集傳輸困難等缺陷??紤]將氧化石墨烯應用于機械自動化領域,可以提高數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)臏蚀_性。(2)石墨烯的制備方法有多種,其中化學氣相沉積法和氧化還原法應用**為***。(3)石墨烯廣泛應用在材料化學領域中且優(yōu)勢明顯:如石墨烯及其衍生物是許多合成催化劑的重要組分,廣泛應用于化學、電化學或光學反應的催化劑,或者作為用于加載金屬、氧化物、酶或其他碳納米材料的催化劑的碳質(zhì)載體;此外,石墨烯也成為了電池材料、無機材料、電容器的新型制備材料。(4)目前,國內(nèi)很多機械領域正向智慧化方向發(fā)展,將氧化石墨烯應用于機械自動化領域,可以**提高數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)臏蚀_性。(5)石墨烯目前在油田化學領域的應用有了新進展,尤其是鉆井液降濾失劑以及納米孔隙頁巖封堵劑已經(jīng)初見成效。常州第六元素擁有氧化石墨(烯)、石墨烯粉體、復合材料3大系列產(chǎn)品。常州新型石墨烯復合材料研發(fā)
納米粒子作為填料制備的高分子復合材料具有優(yōu)異的性能,廣泛應用于汽車、飛機、建筑、電子器件等領域。其中性能的提升與納米粒子在復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系1-5。多數(shù)納米粒子與高分子不相容,在復合材料中無法形成均相體系,從而制約納米粒子對高分子復合材料的增強作用6,7。GO表面有豐富的官能團,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合材料增強填料,復合后可以為復合材料帶來力學、電學、熱學等多方面性能的提升。黑龍江石墨烯復合材料銅石墨烯的導熱性能優(yōu)異,易分散,易加工。
在非導電聚合物基體中加入導電填料通常能使聚合物表現(xiàn)出一定的導電性,而且聚合物導電性隨著填料含量的增加呈現(xiàn)出一種非線性的提高。當在填料添加量達到某一個數(shù)值,即逾滲閾值時,這些填料能在基體中形成導電網(wǎng)絡,使復合材料的導電性能大幅度增強。因此,石墨烯本身良好的導電性以及寬高比決定了它可以作為一種理想的無機相來制備導電復合材料。相比于對石墨烯基復合材料導電性能的研究,對聚合物/石墨烯復合材料導熱性能的研究要少很多,這可能是由于在碳納米管增加聚合物導熱性能的研究中效果不甚理想的緣故。不同于導電性的增強,好的導熱性需要很強聚合物與填料之間的結合力。因此,原位聚合法在制備導熱性能良好的復合材料時具有一定的優(yōu)勢。
聚合物太陽能電池常采用氧化銦錫(ITO)作為透明導電電極。其中ITO成本較高,機械穩(wěn)定性較差,即使在很小的外界機械應力作用下ITO膜也易產(chǎn)生微裂紋導致膜電阻增加,從而使光電器件的性能下降。石墨烯優(yōu)異的光學性能和機械強度及韌性,使其在柔性光伏器件的透明電極中具有更好應用潛力[97]。Xu等[98]將氧化石墨烯溶液旋涂成膜,然后在700℃下用肼蒸汽還原,所得石墨烯薄膜的薄層電阻為1.79×104Ω/sq,電導率為22.3S/cm,將其在有機光伏電池中(OPVs)作為透明電極,所得器件的功率轉換效率為0.13%。這種方法制備得到的石墨烯薄膜不僅可以用于有機光伏電池,還可以用于其他光學器件,例如平板顯示器等。Zhang等[99]對氧化石墨烯進行950℃熱還原,再使用標準工業(yè)光刻以及O2等離子體蝕刻工藝對還原的石墨烯薄膜進行精確可控地刻蝕,制備了石墨烯網(wǎng)狀透明電極(GME),提高了電極的透光率。常州第六元素是專業(yè)從事石墨烯研發(fā)、生產(chǎn)及銷售的專精特新小巨人企業(yè)。
目前鋰離子電池的負極材料以石墨為主,現(xiàn)階段幾乎達到其理論容量值,因此高容量負極材料引起了當前鋰離子電池中的研究熱點。負極材料,應該具有良好的鋰離子和電子傳輸能力。石墨烯表面可以存儲鋰離子,具有高的電子遷移能力。與此同時石墨烯作為負極材料還可以縮短鋰離子的傳輸路徑。Bulusheva等將氧化石墨烯置于濃硫酸中加熱,之后在惰性氣體中進行高溫煅燒得到表面有2-5nm孔的石墨烯,該石墨烯材料具有良好的倍率性能[2]。Jiang等將氧化石墨烯水熱處理后再通過強堿制備得到多孔石墨烯,在0.05C倍率下首圈放電容量可達到2207mAhg-1;在高倍率5C下容量可達到220mAhg-1[3]。華南理工大學的Lian等[4]將氧化石墨烯置于高溫煅燒爐中在惰性氣體的保護下還原得到層數(shù)少、缺陷少、雜質(zhì)少的高質(zhì)量石墨烯,并將其用作鋰離子電池負極材料。石墨烯含有豐富的官能團,易于分散。常州新型石墨烯復合材料類型
導熱型石墨烯,外觀為黑色粉末。常州新型石墨烯復合材料研發(fā)
由于表面富含活性含氧基團,能與一些含極性基團的聚合物產(chǎn)生較強的作用力,所以氧化石墨烯通常被作為一種納米填料添加到聚合物當中以增強聚合物的物理性能。Liang等人報道了用氧化石墨烯增強聚乙烯醇的研究,他們發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯添加量*為0.7wt%時,聚合物的力學性能就得到了***的提高,如楊氏模量提高了76%,而比較大拉伸強度提高了62%[62]。Cai等人利用氧化石墨烯增強聚氨酯,發(fā)現(xiàn)當氧化石墨烯添加量為4.4wt%時,聚合物基體的楊氏模量和硬度分別增加了900%和327%[63]。Xu等人同樣制備了氧化石墨烯/聚乙烯醇復合材料,不過他們用了一種新穎的抽濾成膜的方式,在得到的復合材料薄膜中,由于真空抽濾產(chǎn)生的向下的吸引力,使二維的氧化石墨烯片層以有序的狀態(tài)排列于聚合物基體之中,得到―磚墻式‖結構的復合材料薄膜[64]。這種復合材料的性能變化與氧化石墨烯含量的變化成近似正比的關系,如圖1-5所示。Putz等人同樣用這種方法制備了高含量氧化石墨烯的聚乙烯醇及聚甲基丙烯酸甲酯復合材料,這種材料的楊氏模量更是可高達接近40GPa,遠遠超過了一般聚合物/無機納米復合材料所能達到的力學性能范圍[65]。常州新型石墨烯復合材料研發(fā)