石墨烯_聚合物复合材料的研究进展_樊玮

复合材料学报ＡｃｔａＭａｔｅｒｉａｅＣｏｍｏｓｉｔａｅＳｉｎｉｃａ　　　ｐ

（）文章编号：１０００－３８５１２０１３０１－００１４－０８

第３０卷　第１期　　２月　２０１３年Ｖｏｌ．３０

Ｎｏ．１

Ｆｅｂｒｕａｒ０１３ｙ　２

／石墨烯聚合物复合材料的研究进展

樊　玮，张　超，刘天西＊

（）复旦大学高分子科学系，聚合物分子工程国家重点实验室，上海２００４３３

摘　要：　石墨烯是最近几年才发现的炭材料的新成员，其完美的二维结构和许多奇特的性质，引起了科学家的极大兴趣。石墨烯和氧化石墨烯的改性以及各种石墨烯／聚合物复合材料的制备成为当前研究的热点之一。与纯的聚合物相比，石墨烯的加入可赋予复合材料不同的功能性，不但表现出优异的力学和电学性能，且具有优良的加工性能，为复合材料提供了更广阔的应用空间。文中概述了石墨烯／聚合物复合材料的制备方法、结构及性能，并展望了石墨烯及其聚合物复合材料的研究前景。

关键词：　石墨烯；改性与修饰；纳米填料／聚合物复合材料；力学性质；导电性中图分类号：Ｂ３３２　　　文献标志码：　Ｔ　Ａ

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ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔ　ｙ

０年来，纳米科学蓬勃发展，由于微型化在　　近２

各个领域中，如计算机、传感器、生物医药等越来越重要，纳米技术也越来越受到重视。纳米科学最初的设想来自于著名物理学家费曼１９５９年在加州理工大学的一次演讲。经过半个多世纪的发展，特别是２０世纪末期，随着测量与表征技术的显著提高，纳米科学技术得到了飞速的发展，已经成为一个集前沿性、交叉性和多学科特征于一体的新兴研究领域，其理论基础、研究对象涉及物理学、化学、材料学、机械学、微电子学、生物学和医学等多个不同的学科。这些领域的发展与纳米材料的发展息

息相关，包括制备不同大小和形状的纳米材料以及

１］

。用纳米材料制将其组装成各种不同的形态结构［

作的器材质量更轻、硬度更强、寿命更长、维修费更低、设计更方便，同时利用纳米材料还可以制作出特定性质的材料或自然界不存在的材料，例如生物材料和仿生材料。由于纳米材料具有一些独特的结构性能，在许多领域有着广泛的应用。因此，材料科学家们一直致力于开发出具有更优异物理和化学性质的新型纳米材料。石墨烯的发现及其聚合物基复合材料的制备是纳米科学领域的重要突破，对现代纳米科学与技术的发展具有十分重要的

；收到修改稿日期：；网络出版时间：收到初稿日期：２０１２６５２０１２８６２０１２９３０：４１：０７－０－２－０－１－０－１　１

／／／网络出版地址：ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔｋｃｍｓｄｅｔａｉｌ１１．１８０１．ＴＢ．２０１２０９１３．１０４１．００２．ｈｔｍｌ

）；上海市教育委员会和上海市教育发展基金会“（）基金项目：国家自然科学基金（曙光计划”５１１２５０１１０９ＳＧ０２

：通讯作者：刘天西，教授，主要从事纳米复合材料研究　Ｅ－ｍａｉｌｔｘｌｉｕｆｕｄａｎ．ｅｄｕ．ｃｎ＠

樊　玮，等：石墨烯／聚合物复合材料的研究进展

意义［

２－

４］。Ｔｏｙ

ｏｔａ课题组所研发的纳米黏土／聚合物复合材料为材料科学领域开拓了新的视野，尤其是采用无机纳米填料制备的无机纳米填料／聚合物复合材料由于性能独特与应用广泛而引起了人们极大的关

注［５］

。２０世纪９０年代，大部分研究主要集中在基

于天然的层状材料如蒙脱土和层状氢氧化物的纳米

填料／聚合物复合材料［

６－

１８］，但是黏土类材料的导电和导热性能都很差。为了克服这方面的缺陷，碳

基填料，例如炭黑［１９－２２］、膨胀石墨（ＥＧ）［２３－

２６］、碳纳米管（ＣＮＴｓ）［２７－３０］和碳纳米纤维（ＣＮＦ）

［３１－

３３］也被引入到高分子复合材料中。在这些材料中，ＣＮＴｓ是十分有效的导电填料，但价格十分昂贵；因此，大量生产ＣＮＴｓ填充的复合材料十分困难。Ｎｉｃｈｏｌａｓ

在Ｎａｔｕｒｅ上的一篇综述中写道［３

４］

：碳纤维不导电，碳纳米管又太贵，材料科学家如何能获得实际的导

电复合材料呢？答案是石墨烯。石墨烯是ｓｐ２

杂化

的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的炭材料，这是目前世界上最薄的即单原子厚度的材料，并且有着许多潜在的应 …… 此处隐藏：18873字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……