石墨烯復(fù)合材料常見問題

隨著人類對能源與日俱增的需求，尋找清潔能源是當(dāng)代科學(xué)的研究發(fā)展方向。石墨烯作為一種二維碳材料，憑借其獨特的物理化學(xué)性質(zhì)，在新能源研究及實際生產(chǎn)中得到了廣泛的關(guān)注，為能源領(lǐng)域的不斷發(fā)展提供了無限潛力。氧化石墨烯是石墨烯的一種衍生物，其中大量的含氧官能團使其成為石墨烯功能化應(yīng)用的重要物質(zhì)，氧化石墨烯及其復(fù)合物在鋰離子電池、超級電容器、燃料電池、太陽能電池等領(lǐng)域有了越來越多的發(fā)展和應(yīng)用，促進了新能源領(lǐng)域的快速進步，對提高能源的利用效率、節(jié)能減排及環(huán)境保護意義重大。高導(dǎo)電石墨烯銅復(fù)合材料又稱為超級銅。石墨烯復(fù)合材料常見問題

石墨烯材料具有強大的導(dǎo)電性能，而且石墨烯是由大量的碳原子組成，以及它具有極強的**性，碳原子的未成鍵π與電子之間相互作用，所以，石墨烯材料得到了廣泛的應(yīng)用。此外，石墨烯材料還具有其他性質(zhì)，例如：電學(xué)性質(zhì)、電子傳輸性。石墨烯電流遷移率逐漸提高，而且其遷移率也在以光的速度來計算，已經(jīng)達到***時期，而且也是硒化鉛等半導(dǎo)體材料所無法比擬的。經(jīng)過對石墨烯性能的研究，研究發(fā)現(xiàn)石墨烯材料并不均衡，而且石墨烯的機械性能也成為了石墨烯的主要性能之一，就目前的情況而言，石墨烯復(fù)合材料的研究已經(jīng)成為了主要研究的問題之一。石墨烯的出現(xiàn)，使得石墨烯復(fù)合材料的強度有所提高，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，與不添加石墨烯的復(fù)合材料相比，添加了石墨烯的復(fù)合材料的強度遠高于不添加的，并且復(fù)合材料的強度可以提高二分之一甚至一倍。此外，經(jīng)過氧化處理的石墨烯的斷裂強度較高，并增強了石墨烯的緊密型與連接性，想要制成石墨烯水凝膠，必須要使用經(jīng)過氧化處理過的石墨烯。內(nèi)蒙古石墨烯復(fù)合材料什么價格氧化石墨易于接枝改性，可與復(fù)合材料進行原位復(fù)合。

由于氧化石墨烯上的含氧基團，可以在特定條件下去除而部分恢復(fù)石墨烯的一些本征的性質(zhì)如導(dǎo)電性，因此，目前對于氧化石墨烯的應(yīng)用，主要是作為制備石墨烯以及石墨烯基復(fù)合材料的前驅(qū)體，用氧化石墨烯作為制備石墨烯前驅(qū)體的研究將在下個小節(jié)中重點介紹。實際上，由于氧化石墨烯本身所具有的一些吸引人的性質(zhì)，如二維納米結(jié)構(gòu)、活性的表面基團、高比表面積、良好的力學(xué)性能等，氧化石墨烯也被***用于一些復(fù)合材料以及功能材料。中。。

石墨烯的研究熱潮也吸引了國內(nèi)外材料制備研究的興趣，石墨烯材料的制備方法已報道的有：機械剝離法、化學(xué)氧化法、晶體外延生長法、化學(xué)氣相沉積法、有機合成法和碳納米管剝離法等。1、微機械剝離法2004年，Geim等***用微機械剝離法，成功地從高定向熱裂解石墨(highlyorientedpyrolyticgraphite)上剝離并觀測到單層石墨烯。Geim研究組利用這一方法成功制備了準(zhǔn)二維石墨烯并觀測到其形貌，揭示了石墨烯二維晶體結(jié)構(gòu)存在的原因。微機械剝離法可以制備出高質(zhì)量石墨烯，但存在產(chǎn)率低和成本高的不足，不滿足工業(yè)化和規(guī)?；a(chǎn)要求，目前只能作為實驗室小規(guī)模制備。2、化學(xué)氣相沉積法化學(xué)氣相沉積法(ChemicalVaporDeposition，CVD)***在規(guī)模化制備石墨烯的問題方面有了新的突破。CVD法是指反應(yīng)物質(zhì)在氣態(tài)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成固態(tài)物質(zhì)沉積在加熱的固態(tài)基體表面，進而制得固體材料的工藝技術(shù)。麻省理工學(xué)院的Kong等、韓國成均館大學(xué)的Hong等和普渡大學(xué)的Chen等在利用CVD法制備石墨烯。他們使用的是一種以鎳為基片的管狀簡易沉積爐，通入含碳氣體，如：碳氫化合物，它在高溫下分解成碳原子沉積在鎳的表面,形成石墨烯，通過輕微的化學(xué)刻蝕，使石墨烯薄膜和鎳片分離得到石墨烯薄膜。氧化石墨易于剝離成穩(wěn)定的氧化石墨烯分散液，易于成膜。

在碳納米管上負載納米粒子得到了廣泛的關(guān)注和研究，這種新型的納米結(jié)構(gòu)也已經(jīng)在生物醫(yī)藥、催化、傳感器的領(lǐng)域取得了一定的進展。相對于碳納米管，石墨烯具有相似的穩(wěn)定的物理性質(zhì)，但是具有更高的比表面積，因此，在石墨烯上負載納米粒子同樣有希望得到新的納米結(jié)構(gòu)，并改變其物理特性而產(chǎn)生更為豐富的功能與應(yīng)用。除與納米粒子復(fù)合外，石墨烯與其他碳基納米材料也可復(fù)合組裝形成復(fù)合材料。Liu等人通過共價連接的方法制備了石墨烯/富勒烯復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)富勒烯修飾后的石墨烯非線性光學(xué)性能得到了顯著提高。Yang等人將碳納米管與石墨烯混合制備了一種新型的超級電容器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)石墨烯含量為90%時比電容高達326.5F/g。同時，許多課題組也證明石墨烯/碳納米管復(fù)合材料在制備透明導(dǎo)電薄膜方面的優(yōu)勢，他們發(fā)現(xiàn)石墨烯與碳納米管混合后制備的導(dǎo)電薄膜在性能上要優(yōu)于單一組分的導(dǎo)電薄膜。氧化石墨烯易于接枝改性，可與復(fù)合材料進行原位復(fù)合。全國附近石墨烯復(fù)合材料圖片

氧化石墨烯分散液在水中具有很好的分散性，樣品單層率＞90%，產(chǎn)品經(jīng)輕微攪拌就可與水相互溶。石墨烯復(fù)合材料常見問題

氧化石墨烯（GO）是化學(xué)氧化法制備石墨烯的一種中間產(chǎn)物，具有SP2（C=O、C=C等）和SP3（C-C、C-O-C、C-OH等）雜化結(jié)構(gòu)，表面帶有大量的羥基、羧基和環(huán)氧基等含氧官能團，這些含氧官能團豐富了其表面活性，賦予了GO更多有趣的理化和生物學(xué)特性。GO具有以下特性：（1）良好的親水性，由于GO表面帶有大量的羥基、羧基和環(huán)氧基等含氧官能團，使片層間存在靜電斥力，因此可以很好的分散在水中；（2）具有較大的比表面積（2630m2/g），賦予GO超高的載藥能力；（3）獨特的兩親性，由于同時含有疏水性的平面與親水性的邊緣，使其具有特殊的表面性質(zhì)，疏水***物和染料可通過π-π堆積或疏水作用等對GO進行非共價修飾而負載，而含氧官能團等親水性邊緣可為功能化修飾提供活性位點；（4）固有的光學(xué)性質(zhì)及光熱轉(zhuǎn)換能力，使GO不僅能實現(xiàn)***細胞的生物成像，還能在***水平上實現(xiàn)光熱***；（5）優(yōu)異的機械性能，可以改善生物支架材料的空隙結(jié)構(gòu)和機械性能，包括抗壓強度和抗曲強度，而且可以加強支架的生物活性?；谶@些特性，GO已被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)和復(fù)合材料等研究領(lǐng)域，尤其在藥物載體、生物成像、**的光熱***及組織再造工程等方面表現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。石墨烯復(fù)合材料常見問題