數量的上升,防腐蝕的重要性也越來越突出。據相關統計數據顯示,在世界范圍內每年因為腐蝕造成的經濟損失在7000億美元以上,我國每年因為腐蝕帶來的經濟損失也在8000億元人民幣以上。由此可以看出防腐蝕的重要性。而石墨烯作為一種新型的材料,在防腐蝕性能上表現較為優異,也常常被用作防腐橡膠。當前較為常見的應用是在環氧防腐橡膠中添加適量的石墨烯,制作成為一種新的防腐橡膠。其表現出來的性能不僅具有傳統環氧防腐橡膠中的陰極保護作用,而且在耐水性、耐硬度等方面更高,使得**終表現出來的防腐蝕性能遠超出傳統的防腐橡膠。石墨烯含有豐富的官能團,易于分散。北京合成石墨烯復合材料圖片
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。北京合成石墨烯復合材料圖片氧化石墨烯分散液可與復合材料進行原位復配,從而賦予復合材料導電、導熱、增強、阻燃、抑菌等性能。
聚合物的結晶過程會直接影響其加工性能,氧化石墨烯加入到聚合物中可以在復合體系中起到成核劑的作用,有效地改善聚合物的結晶過程。研究人員對聚乳酸(PLLA)/氧化石墨烯納米復合材料進行了非等溫和等溫過程中冷結晶行為的研究64。通過不同升溫速率的差熱分析發現,隨著氧化石墨烯負載量的增加,聚乳酸的結晶峰溫向低溫范圍轉移,這說明聚乳酸的非等溫冷結晶行為有明顯改善,而且氧化石墨烯可***地提高聚乳酸的結晶速率,并使其結晶機理和晶體結構保持不變。
隨著工業生產和科學技術的發展,人們對導電材料提出了更新、更高的要求。目前,導電高分子材料的研究主要集中在碳系導電填料填充熱塑性基體類上,而石墨烯[1](GNS)作為一種新型的單原子層碳材料,因其獨特的結構對改善聚合物的力學性能、電性能和熱性能等具有很大的潛力。GNS的制備方法主要有:化學氣相沉積法[2,3]、外延生長法[4]和氧化還原法[5]等。相比而言,氧化還原法具有成本低、產率高等特點,有望成為規?;苽銰NS的有效途徑之一。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)具有極好的耐磨性,良好的耐低溫沖擊性和自潤滑性。本文采用溶液混合、超聲分散的方法制備了GNS/UHMWPE復合材料,發現GNS能均勻地分散到UHMWPE基體中;同時研究了GNS/UHMWPE復合材料的室溫導電行為和阻-溫特性。石墨烯產品廣泛應用于電子器件、儲能材料、傳感器、半導體、航天、復合材料以及生物醫藥等領域。
對于氧化石墨烯聚合物復合材料的諸多研究結果表明,氧化石墨烯及還原得到的石墨烯在高分子復合材料中具有的力學、電學、阻隔、熱學等著作性能提升等應用優勢。目前復合了氧化石墨烯高分子復合材料,已經被廣泛的應用于超級電容器、醫療用品、耐高溫型材料制造、阻隔薄膜以及耐低溫型材料制造等方面,進一步提升了復合材料的性價比甚至增添了新的功能,為石墨烯基復合材料的發展奠定了穩定的基礎和提供了巨大的推動力。除了在有機基體材料里作為功能添加,氧化石墨烯和石墨烯也可在無機材料體系中復合,發揮其性質并得到相關應用。氧化石墨烯含有豐富的羥基、羧基和環氧基等含氧官能團,更高的氧化程度,更好的剝離度。東北新型石墨烯復合材料使用方法
氧化石墨還可以應用于鋰電正負極材料的復合、催化劑負載等。北京合成石墨烯復合材料圖片
單純的導電聚合物在充放電循環的過程中通常穩定性較差,使得其在電容器電極等方面的應用受到了限制,開發具有優異導電性能的復合材料勢在必行。石墨烯和導電聚合物共軛結構的相互作用可以增強基體導電性,同時又可以實現結構的增強。因此,導電聚合物與氧化石墨烯的復合成為一個研究熱點49。雖然GO本身并不導電,但是在高分子加工過程中GO可以部分還原,而導電填料與基體間的強界面作用以及導電填料在基體中良好的分散性能更有利于聚合物基體導電性能的提高53。表2列出了一些GO在一些類型的高分子基體中電學性能提升效果。北京合成石墨烯復合材料圖片