石墨烯复合材料是什么?

Question

如题所述

Answer 1

1. 石墨烯复合材料的种类 石墨烯复合材料包括聚苯胺石墨烯复合材料、氧化石墨烯基超高分子量聚乙烯（UHMWPE）复合材料、金属石墨烯复合材料等。近年来，随着石墨烯研究的深入，相关复合材料开发受到广泛关注。
2. 石墨烯的分类 石墨烯是一种二维碳材料，由单层碳原子以sp²杂化轨道构成六角形蜂巢晶格。它既可以看作是碳原子和共价键形成的原子尺度网，也可以视作平面多环芳香烃原子晶体。石墨烯的命名源自英文中的“graphite”（石墨）和“-ene”（烯类结尾）。
3. 石墨烯复合材料的应用 石墨烯因其独特的性质，被广泛应用于能量储存、液晶器件、电子器件、生物材料、传感材料和催化剂载体等领域。目前，石墨烯复合材料主要分为石墨烯/聚合物复合材料和石墨烯/无机物复合材料两大类，制备方法包括共混法、溶胶-凝胶法、插层法和原位聚合法等。
4. 石墨烯增强高聚物性能 石墨烯的加入可以显著改善高聚物的机械性能、导电性能以及玻璃化转变温度等。例如，在聚丙烯腈中加入约1%的功能化石墨烯，可以使其玻璃化转变温度提高40℃；在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）中，仅需添加0.05%的石墨烯即可提高Tg近30℃。
5. 石墨烯与环氧树脂的复合 为改善环氧树脂的脆性、抗冲击性差和易开裂的问题，可制备石墨烯/环氧树脂复合材料。该复合材料相比纯环氧树脂，在拉伸强度、冲击强度和玻璃化转变温度等方面有显著提升。
6. 石墨烯与铁氧体的复合 石墨烯与铁氧体的复合材料，如聚苯胺石墨烯复合材料、氧化石墨烯基超高分子量聚乙烯（UHMWPE）复合材料、金属石墨烯复合材料等，都是近年来研究的热点。这些复合材料在多个领域展现出优异的性能和应用潜力。