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。天津石墨烯復合材料粉體

  由于氧化石墨烯上的含氧基團，可以在特定條件下去除而部分恢復石墨烯的一些本征的性質如導電性，因此，目前對于氧化石墨烯的應用，主要是作為制備石墨烯以及石墨烯基復合材料的前驅體，用氧化石墨烯作為制備石墨烯前驅體的研究將在下個小節中重點介紹。實際上，由于氧化石墨烯本身所具有的一些吸引人的性質，如二維納米結構、活性的表面基團、高比表面積、良好的力學性能等，氧化石墨烯也被***用于一些復合材料以及功能材料。中。。  黑龍江石墨烯復合材料制造氧化石墨應用于熱管理、橡膠、塑料、樹脂、纖維等高分子復合材料領域。

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。

GO的親水性好，易于分散到水泥基復合材料中。表5.3總結了文獻中GO對于水泥基復合材料力學性能的影響，由表5.3中的實驗數據可見，添加GO能夠提高水泥基復合材料早期和后期的力學強度。由于國內外各研究者所用的GO不同，所以實驗結論中GO的比較好摻量以及對于水泥復合材料的提升效果也有較大差異。關于GO與水泥基復合材料的作用機制，研究者也有不同的觀點，目前仍沒有定論。水泥基復合材料本身是由水泥，水，砂，石等幾種不同物質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系，水泥、水/膠凝材料的比例、GO類型和養護齡期等因素對水泥基復合材料的機械強度都有很大影響。從微觀方面，GO的聚集、分散、尺寸和官能團也對水泥基復合材料的力學性能有影響。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。

由于表面富含活性含氧基團，能與一些含極性基團的聚合物產生較強的作用力，所以氧化石墨烯通常被作為一種納米填料添加到聚合物當中以增強聚合物的物理性能。Liang等人報道了用氧化石墨烯增強聚乙烯醇的研究，他們發現氧化石墨烯添加量*為0.7wt%時，聚合物的力學性能就得到了***的提高，如楊氏模量提高了76%，而比較大拉伸強度提高了62%[62]。Cai等人利用氧化石墨烯增強聚氨酯，發現當氧化石墨烯添加量為4.4wt%時，聚合物基體的楊氏模量和硬度分別增加了900%和327%[63]。Xu等人同樣制備了氧化石墨烯/聚乙烯醇復合材料，不過他們用了一種新穎的抽濾成膜的方式，在得到的復合材料薄膜中，由于真空抽濾產生的向下的吸引力，使二維的氧化石墨烯片層以有序的狀態排列于聚合物基體之中，得到―磚墻式‖結構的復合材料薄膜[64]。這種復合材料的性能變化與氧化石墨烯含量的變化成近似正比的關系，如圖1-5所示。Putz等人同樣用這種方法制備了高含量氧化石墨烯的聚乙烯醇及聚甲基丙烯酸甲酯復合材料，這種材料的楊氏模量更是可高達接近40GPa，遠遠超過了一般聚合物/無機納米復合材料所能達到的力學性能范圍[65]。玻纖增強復合材料戶外使用具有超長耐候性。天津石墨烯復合材料粉體

氧化石墨烯分散液含有豐富的羥基、羧基和環氧基等含氧官能團。天津石墨烯復合材料粉體

當前，石墨烯材料研究領域真正的挑戰是如何低成本、大批量地生產高質量的石墨烯薄層,從而進行大規模應用.石墨烯材料的制備思路可分為自上而下從石墨或碳納米管剝離得到石墨烯與自下而上地用分子合成石墨稀兩種（圖1）[23].前者以石墨稀和碳納米管為原料通過機械剝離法、液相剝離法、氧化還原法等方法將石墨片層從石墨中剝離出來，后者通過含碳化合物以化學氣相沉積和有機合成等途徑來合成石墨烯。機械剝離法直接從石墨出發，通過一定的機械力將石墨片層剝離，可以制備得到缺陷較少的石墨烯材料.Geim小組就是通過“撕膠帶”的機械剝離法***制備出了單層石墨烯.天津石墨烯復合材料粉體