石墨烯（graphene）是近幾年來發展起來的一種新型二維無機納米材料，自從其發現以來，石墨烯在化學、物理、材料、電子等各個領域顯示了廣闊的應用前景。尤其是它極高的機械強度，出色的導電和導熱性能，以及豐富的來源（石墨），使其能作為一種理想的無機納米填料來制備聚合物復合材料。但是目前為止，石墨烯材料的大規模制備，以及如何將石墨烯均勻地分散到聚合物基體中并且優化石墨烯與聚合物基體之間的界面作用力一直是科學界及工業界尚待解決的難題。本學位論文圍繞著這些問題，運用了多種新穎的方法實現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/聚合物復合材料，這些材料在航空、運輸、生物醫藥等方面具有潛在的應用價值。 氧化石墨烯還可以應用于鋰電正負極材料的復合、催化劑負載等。山東制造石墨烯復合材料圖片

目前，國內很多機械領域正向智慧化方向發展，傳感器、數據采集、發送、傳輸、接收設備成為必然，但很多自動化器件在潮濕、雨雪天氣下具有濕滯嚴重、電阻漂移、數據采集傳輸困難等缺陷。考慮將氧化石墨烯應用于機械自動化領域，可以提高數據采集、傳輸的準確性。（２）石墨烯的制備方法有多種，其中化學氣相沉積法和氧化還原法應用**為***。（３）石墨烯廣泛應用在材料化學領域中且優勢明顯：如石墨烯及其衍生物是許多合成催化劑的重要組分，廣泛應用于化學、電化學或光學反應的催化劑，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載體；此外，石墨烯也成為了電池材料、無機材料、電容器的新型制備材料。（４）目前，國內很多機械領域正向智慧化方向發展，將氧化石墨烯應用于機械自動化領域，可以**提高數據采集、傳輸的準確性。（５）石墨烯目前在油田化學領域的應用有了新進展，尤其是鉆井液降濾失劑以及納米孔隙頁巖封堵劑已經初見成效。山東制造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。

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。

石墨烯表面呈惰性，不含任何活性基團，所以與聚合物基體之間的作用力非常小，同時對加工處理也造成了一定的困難。而氧化石墨烯表面由于大量的親水基團，因此與大多數非水溶性的聚合物也會發生不相容的情況。因此，對石墨烯以及氧化石墨烯進行表面改性是制備聚合物/石墨烯復合材料過程中經常會采用的一個步驟。由于氧化石墨烯表面含有豐富的羧基、羥基以及環氧等基團，可以通過多種化學反應以這些活性基團為反應點對石墨烯進行改性，因此利用氧化石墨烯為前驅體制備共價改性石墨烯是目前**常用的一種方法。由于石墨烯獨特的電子結構及良好的導電性，因此石墨烯很有可能成為組成納米電子器件的比較好材料。

制備聚合物/石墨烯納米復合材料**關鍵的一步是將石墨烯分散到聚合物基體之中。好的分散狀態能保證石墨烯與聚合物基體的接觸界面比較大化，從而影響到整個復合材料的性能。因此，科學家們付出了大量的努力，以求將改性或者未改性的石墨烯均勻分散到聚合物基體之中，并且取得了一定的成果。到目前為止，大多數復合材料主要采用了以下三種方法來制備：一、溶液共混法；二、原位聚合法；三、熔融共混法[148]。值得一提的是，由于氧化石墨烯還原法是目前***能大規模制備石墨烯的方法，而制備復合材料通常需要大量的石墨烯原料，所以制備復合材料使用的基本上為改性或還原的氧化石墨烯。氧化石墨烯分散液（SE3122、SE3522）。福建制備石墨烯復合材料商家

常州第六元素擁有氧化石墨的高效純化技術。山東制造石墨烯復合材料圖片

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。山東制造石墨烯復合材料圖片