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企業商機
石墨烯復合材料基本參數
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石墨烯復合材料企業商機

隨著我國經濟的發展以及對于基礎建設的大力推進,**、易施工、價廉的混凝土的用量日益增加,然而由于混凝土基體內部存在微裂縫和孔隙的缺陷,導致混凝土容易遭受一些腐蝕介質如氯鹽、硫酸鹽等的侵蝕,從而使混凝土構件的服役壽命縮短。利用納米材料來提高混凝土結構的耐久性能已成為目前研究的重要內容。Wang95等研究發現當GO的添加量為0.02wt.%時,可使水泥基復合材料的28天抗壓和抗折強度分別提高40.4%和90.5%,水泥基材料在3d齡期的放熱量及放熱速率下降50%,這在很大程度上減少了由于水泥水化熱的作用導致溫度應力而出現裂縫。可見GO的添加既能夠增強水泥基的力學強度,又能夠減小外界腐蝕因子對水泥的侵蝕,從而提高了水泥的耐久性能。石墨烯適用于鋰離子電池正負極材料導電添加劑,可有效提高電池能量,改善循環壽命和倍率性能。江蘇新型石墨烯復合材料廠家報價

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利用原位聚合法制備了氧化石墨烯/聚乙烯導電復合材料,結果發現當石墨烯含量為2wt.%時,復合材料的導電率達到比較高2.9x10-2s/cm,作者認為氧化石墨烯在基體中分散性較好且形成了有效的導電網絡。用格氏試劑將GO表面的羥基、環氧基和羧基格氏化,然后與TiCl4反應可制備Ziegler-Natta催化劑。利用改性過的催化劑,原位催化丙烯在GO表面聚合可生成聚丙烯-g-GO(PP-g-GO)復合材料11。該復合材料在PP樹脂中可均勻分散,減少了GO在PP中的團聚。PP-g-GO在高溫(190°C)加工過程中,GO被初步還原,從而提高了復合材料的導電性。通過這種原位聚合的方式,1.52wt.%的GO添加量即可使復合材料達到導靜電的水平(10-6S/m)。常州制造石墨烯復合材料圖片石墨烯導熱性能優異,可制備導熱復合材料、散熱涂料等。

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在橡膠類體系中,需要同時兼顧材料的強度與韌性,因此對GO的分散性和GO與橡膠基體間的相互作用要求更高。主要通過將GO與橡膠分子交聯,或對GO改性,增強其對橡膠分子的親和性來實現47,48。Liu等42以極性XNBR為載體,將GO轉移到SBR基體中。GO懸浮液與XNBR膠乳混合,然后將其加入到SBR膠乳中,再進行膠乳共凝聚。用X射線衍射(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)對填料在SBR基體中的分散進行了表征并研究了納米復合材料的力學性能。研究發現,XNBR可以通過氫鍵與GO相互作用,并與SBR形成化學交聯。因此XNBR可以防止SBR基體中GO片層聚集,改善GO和SBR的相互作用。圖5.1中描述了XNBR對GO和SBR相互作用的影響。

目前的負極材料中,硅被認為是相當有有潛力的負極材料之一,因為它在自然界中含量多,還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,使得材料與負極集流體之間粘結性變差,造成電池循環性能的大幅度下降。同時硅還會在電池循環過程中出現團聚現象,引起電池容量的迅速下降。將硅材料和石墨烯進行復合,石墨烯可以抑制硅材料在充放電過程中的團聚,減緩硅材料的體積變化,從而提高電池的容量和循環性能。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℃下進行煅燒得到復合材料,在200 mA g-1 的電流密度下充放電30次后,容量仍可達到1502 mAh g-1,其容量保持率為98%,說明該石墨烯/硅復合材料具有良好的循環性能常州第六元素氧化石墨(烯)產能達到1400噸/年,石墨烯粉產能達到100噸/年。

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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。第六元素石墨烯產品品種多。常州制造石墨烯復合材料圖片

氧化石墨烯易于剝離成穩定的氧化石墨烯分散液,易于成膜。江蘇新型石墨烯復合材料廠家報價

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。江蘇新型石墨烯復合材料廠家報價

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