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石墨烯(基)纳米复合材料的研究进展作者:方鲲 李玫来源:《新材料产业》eeg平台2015年第11期 石墨烯(Graphene)是21世纪纳米材料产业的新宠,它是已知的世界上厚度最薄(一个碳原子厚度)、强度最高和硬度最大的完全透明的二维碳素晶体材料,其在室温下的导热系数高达5 300W/(m·K),电子迁移率超过15 000cm2/(便利贴印刷>金刚石磨头V·s),电阻率约为pvc再生颗粒10-6Ω·m,为现有电阻率最小的导电材料;比表面约为2 600m2/g,理论弹性模量达到103GPa,拉伸强度达到125GPa[1]。
石墨烯的二维片晶状结构具有完全敞开的双表面结构特性,故使它具有大比表面积,并可以类似于不饱和有机分子一样可以进行一系列有机(表面和界面)加成反应,可以与其它有机物或无机物发生共价健的化学结合,从而提高复合材料的机械力学性能和导电、导热等性能。高纯度、无缺陷的石墨烯生产工艺即费时产量又低,而化学方法生产的石墨烯,尤其氧化石墨烯(GO),可以克服上述的这些问题。这些GO片的边缘被含氧基团官能化后,如环氧基、羧基、羰基、羟基,使得它具有强亲水性和高反应活性。经过官能团修饰的石墨烯
具有更加丰富的化学和物理特性,更容易与其他材料进行化学反应复合。石墨烯分子的结构特性使得研究开发石墨烯为基底的纳米复合材料成为近年来国内外的前沿科技研究热点,并可以广泛应用在石墨烯/锂离子电池或石墨烯超级电容器的电极材料和传感器材料。
一、石墨烯的制备方法
石墨烯的制备方法主要包括:机械剥离法、液相剥离法、晶体外延生长法、溶剂热法、化学气相沉积(CVD)法、氧化还原法以及由液相剥离法衍生出来的电解剥离法。而一些特殊形态的石墨烯是根据以上方法改进而制备得到。例如,泡沫石墨烯是在CVD座便器结构
法的基础上利用泡沫镍模板制作而成得。在制备石墨烯(基)纳米复合材料中,大部分石墨烯是由氧化还原法以及CVD法制备而得,少量报道中的石墨烯是利用电解液相剥离法和溶剂热法制备。