目前，國內(nèi)很多機(jī)械領(lǐng)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(shè)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(yán)重、電阻漂移、數(shù)據(jù)采集傳輸困難等缺陷。考慮將氧化石墨烯應(yīng)用于機(jī)械自動化領(lǐng)域，可以提高數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。（２）石墨烯的制備方法有多種，其中化學(xué)氣相沉積法和氧化還原法應(yīng)用**為***。（３）石墨烯廣泛應(yīng)用在材料化學(xué)領(lǐng)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(yīng)用于化學(xué)、電化學(xué)或光學(xué)反應(yīng)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(jī)材料、電容器的新型制備材料。（４）目前，國內(nèi)很多機(jī)械領(lǐng)域正向智慧化方向發(fā)展，將氧化石墨烯應(yīng)用于機(jī)械自動化領(lǐng)域，可以**提高數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。（５）石墨烯目前在油田化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用有了新進(jìn)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。石墨烯抗靜電阻燃復(fù)合材料高氧指數(shù)，以及良好的流動性與力學(xué)性能。制備石墨烯復(fù)合材料研發(fā)

利用GO提升復(fù)合材料的力學(xué)性能是GO一個主要應(yīng)用場景，其中的關(guān)鍵是提高GO在復(fù)合材料中的分散性和調(diào)控GO與高分子基體間的相互作用38。一般而言，加入GO可以***增強(qiáng)復(fù)合材料的強(qiáng)度與韌性，且GO與高分子基體相容性越好，增***果越明顯；反之則效果降低，甚至?xí)档筒牧系捻g性。尤其是rGO由于官能團(tuán)較少，加入復(fù)合材料中通常在增強(qiáng)材料強(qiáng)度的同時降低韌性。不同的添加方式會導(dǎo)致不同的效果。原位聚合的方法既可以提高GO在高分子基體中的分散性，又能保證GO與高分子基體之間較好的化學(xué)鍵合；溶液共混法制備的復(fù)合材料中，GO分散性較好，但界面較難調(diào)控；熔融共混法中GO較難分散并不容易控制界面，得到的復(fù)合材料性能不易控制。全國導(dǎo)熱石墨烯復(fù)合材料銷售廠氧化石墨烯含有豐富的羥基、羧基和環(huán)氧基等含氧官能團(tuán)，更高的氧化程度，更好的剝離度。

石墨烯（graphene）是近幾年來發(fā)展起來的一種新型二維無機(jī)納米材料，自從其發(fā)現(xiàn)以來，石墨烯在化學(xué)、物理、材料、電子等各個領(lǐng)域顯示了廣闊的應(yīng)用前景。尤其是它極高的機(jī)械強(qiáng)度，出色的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，以及豐富的來源（石墨），使其能作為一種理想的無機(jī)納米填料來制備聚合物復(fù)合材料。但是目前為止，石墨烯材料的大規(guī)模制備，以及如何將石墨烯均勻地分散到聚合物基體中并且優(yōu)化石墨烯與聚合物基體之間的界面作用力一直是科學(xué)界及工業(yè)界尚待解決的難題。本學(xué)位論文圍繞著這些問題，運(yùn)用了多種新穎的方法實(shí)現(xiàn)了對石墨烯以及功能化石墨烯材料的合成，并制備了多種高性能的石墨烯/聚合物復(fù)合材料，這些材料在航空、運(yùn)輸、生物醫(yī)藥等方面具有潛在的應(yīng)用價值。

目前的負(fù)極材料中，硅被認(rèn)為是相當(dāng)有有潛力的負(fù)極材料之一，因?yàn)樗谧匀唤缰泻慷啵€具有低的嵌鋰電位和很高的理論比容量。存在的問題是在鋰離子脫嵌過程中，硅的體積變化比較明顯，使得材料與負(fù)極集流體之間粘結(jié)性變差，造成電池循環(huán)性能的大幅度下降。同時硅還會在電池循環(huán)過程中出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，引起電池容量的迅速下降。將硅材料和石墨烯進(jìn)行復(fù)合，石墨烯可以抑制硅材料在充放電過程中的團(tuán)聚，減緩硅材料的體積變化，從而提高電池的容量和循環(huán)性能。此外，石墨烯有助于電解液的浸潤，從而提高電池的性能。He等通過噴霧干燥法制備了一種高性能的石墨烯/硅復(fù)合材料（圖6.1），將氧化石墨烯與納米硅超聲混合，通過噴霧干燥后在700℃下進(jìn)行煅燒得到復(fù)合材料，在200mAg-1的電流密度下充放電30次后，容量仍可達(dá)到1502mAhg-1，其容量保持率為98%，說明該石墨烯/硅復(fù)合材料具有良好的循環(huán)性能氧化石墨還可以應(yīng)用于鋰電正負(fù)極材料的復(fù)合、催化劑負(fù)載等。

GO的親水性好，易于分散到水泥基復(fù)合材料中。表5.3總結(jié)了文獻(xiàn)中GO對于水泥基復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，由表5.3中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可見，添加GO能夠提高水泥基復(fù)合材料早期和后期的力學(xué)強(qiáng)度。由于國內(nèi)外各研究者所用的GO不同，所以實(shí)驗(yàn)結(jié)論中GO的比較好摻量以及對于水泥復(fù)合材料的提升效果也有較大差異。關(guān)于GO與水泥基復(fù)合材料的作用機(jī)制，研究者也有不同的觀點(diǎn)，目前仍沒有定論。水泥基復(fù)合材料本身是由水泥，水，砂，石等幾種不同物質(zhì)組合在一起形成的一種混合材料，所以，從宏觀方面，其性能和組成材料有很大關(guān)系，水泥、水/膠凝材料的比例、GO類型和養(yǎng)護(hù)齡期等因素對水泥基復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度都有很大影響。從微觀方面，GO的聚集、分散、尺寸和官能團(tuán)也對水泥基復(fù)合材料的力學(xué)性能有影響。玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)與耐磨性能。制備石墨烯復(fù)合材料研發(fā)

導(dǎo)熱型石墨烯，外觀為黑色粉末。制備石墨烯復(fù)合材料研發(fā)

在碳納米管上負(fù)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(jìn)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(fù)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(dá)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。制備石墨烯復(fù)合材料研發(fā)