石墨烯先和聚合物單體或者預聚物混合均勻,有時候也可以在合適的溶劑中混合,然后進行聚合反應。化學改性或者還原的氧化石墨烯表面含有或殘留一些官能團,這些官能團能直接與聚合物共價連接,也能作為反應點對石墨烯進行進一步的改性,比如利用ATRP共價接枝上聚合物鏈[138,159]。目前報道的利用原位聚合法制備的復合材料包括聚氨酯[160]、聚苯乙烯[161]、聚甲基丙烯酸甲酯[162]、環氧樹脂[163,164]、聚硅氧烷[140]等。原位聚合法的優點在于它能使聚合物和填料之間形成很強的界面作用,有利于應力傳遞,同時也能使納米填料均勻的分散在基體中。但是,體系的粘度通常會隨著聚合反應的進行而增加,這會給后續處理以及材料成型上帶來一定的麻煩。利用氧化石墨制備的石墨烯導熱膜,導熱系數高。云南制備石墨烯復合材料價格
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,機械穩定性較差,即使在很小的外界機械應力作用下ITO膜也易產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,制備了石墨烯網狀透明電極(GME),提高了電極的透光率。河北附近石墨烯復合材料研發高導電石墨烯銅復合材料的電導率可以達到108-118 % IACS,高于單晶銅和銀的電導率。
太陽能電池或光伏電池可以將太陽能直接轉化為電能。光伏裝置通常由陽極、陰極和之間的活性材料層組成,其中陰極是透明的,以便陽光能夠通過。目前,其商業應用的關鍵在于提高功率轉換效率(PCE),同時通過開發高性能的活性層和電極材料來降低成本。石墨烯是碳原子以sp2雜化形成的獨特蜂窩巢狀的二維晶體,單層石墨烯的厚度只有0.334nm,其比表面積高達2600m2/g[92],室溫下電子遷移率約為20000cm2·V·s-1[93],力學強度高達1060GPa,單層吸光率只有2.3%[94]。石墨烯獨特的光電性質,使其及衍生材料被廣泛應用于透明電極[95]、對電極[96]、和電荷傳輸層[92]等結構。
材料的結晶無疑與材料的性能和應用息息相關65。將氧化石墨烯與結晶材料復合,進而進行材料結晶過程的定向調整,可以實現材料性能的有效提升66。例如通過差熱法研究發現,氧化石墨烯的負載量在不斷的提升的同時,聚合物類氧化石墨烯的結晶現象也得到了有效的緩解。隨著溫度的不斷降低,與原材料相比,氧化石墨烯聚合物復合材料的結晶速度變得緩慢。與此同時,材料的基本結構并沒有隨著溫度的降低而發生明顯的改變。由此可見,一些氧化石墨烯聚合物復合材料可以被應用于各種低溫環境當中,實現耐低溫材料的更加廣泛的應用。玻纖增強復合料材質地輕、流動性好,良好的加工性能。
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出一種非線性的提高。當在填料添加量達到某一個數值,即逾滲閾值時,這些填料能在基體中形成導電網絡,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勢。氧化石墨烯應用于熱管理、橡膠、塑料、樹脂、纖維等高分子復合材料領域。河北附近石墨烯復合材料研發
超級銅具有優異的高頻性能,強磁場下交流(頻率約1MHz)等效電阻,相比純銅低20%以上。云南制備石墨烯復合材料價格
利用GO提升復合材料的力學性能是GO一個主要應用場景,其中的關鍵是提高GO在復合材料中的分散性和調控GO與高分子基體間的相互作用38。一般而言,加入GO可以***增強復合材料的強度與韌性,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,甚至會降低材料的韌性。尤其是rGO由于官能團較少,加入復合材料中通常在增強材料強度的同時降低韌性。不同的添加方式會導致不同的效果。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鍵合;溶液共混法制備的復合材料中,GO分散性較好,但界面較難調控;熔融共混法中GO較難分散并不容易控制界面,得到的復合材料性能不易控制。云南制備石墨烯復合材料價格