石墨烯复合材料
石墨烯纳米复合材料
石墨烯纳米复合材料
石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶格结构材料，具有优异的导电性、热导性
和机械性能。
石墨烯的发现引起了科学界的广泛关注，人们开始探索如何将石墨烯与其他材料结合，以期望得到更多新颖的性能。
石墨烯纳米复合材料应运而生，成为了当前材料科学研究的热点之一。
石墨烯纳米复合材料是指将石墨烯与其他纳米材料进行复合，形成新的材料体系。
这种复合材料不仅继承了石墨烯的优异性能，还具有了其他纳米材料的特性，因此在电子器件、储能材料、传感器等领域具有广阔的应用前景。
首先，石墨烯与纳米金属复合材料在催化剂领域有着重要的应用。
石墨烯具有
大量的π共轭结构，能够提供丰富的活性位点，而纳米金属具有优异的催化性能，将两者复合能够有效提高催化剂的活性和稳定性，从而在化工领域有着广泛的应用。
其次，石墨烯与纳米陶瓷复合材料在耐磨材料领域有着重要的应用。
石墨烯具
有出色的机械性能和高强度，而纳米陶瓷具有硬度大、耐磨性好的特点，二者复合后能够有效提高材料的耐磨性能，因此在航空航天、汽车制造等领域有着广泛的应用。
此外，石墨烯与纳米聚合物复合材料在柔性电子领域也有着重要的应用。
石墨
烯具有优异的导电性和柔韧性，而纳米聚合物具有良好的柔韧性和成型性，二者复合后能够制备出柔性电子器件，如柔性传感器、柔性电池等，因此在可穿戴设备、医疗器械等领域有着广泛的应用前景。
综上所述，石墨烯纳米复合材料具有广泛的应用前景，在能源、材料、电子等
领域都有着重要的作用。
随着材料科学的不断发展，相信石墨烯纳米复合材料将会有更多的新突破，为人类社会的发展做出更大的贡献。
石墨烯复合材料
石墨烯复合材料石墨烯是单层碳原子通过sp2杂化形成的蜂窝点阵结构，属于二维原子晶体，此独特的空间结构，给石墨烯带来了优异的电学、力学、热学和比表面积大等性质。
但是二维石墨烯由于片层之间具有较强的π-π作用和范德华力，使得石墨烯容易聚集形成石墨，限制了石墨烯在各个领域中的应用。
因此，为了防止石墨烯的聚集和拓展石墨烯的应用，科研工作者将石墨烯与高分子或者无机纳米粒子进行复合，从而得到具有优异性能的复合材料。
石墨烯的复合材料具有化学稳定性高、比表面积大，易回收等特点，在环境治理方面受到了科学家的青睐。
一、石墨烯复合材料的分类和制备1、石墨烯-高分子复合材料石墨烯-高分子复合材料，石墨烯的独特的结构和性能，对于改善高分子的导电性、热性能和吸附能力等方面有非常大的应用价值。
制备石墨烯-高分复合材料最直接的方法是将高分子溶液与石墨烯的溶液混合，其中高分子和填充物在溶剂中的溶解能力是保证最佳分散度的重要因素。
因此，在溶液混合时，可以将石墨基质表面功能化来提高它在多种溶剂中的溶解度。
例如，异氰酸苯酯修饰的GO在在聚苯乙烯的DMF溶液中表现出了较好的溶解度。
2、石墨烯-无机纳米粒子复合材料无机纳米粒子存在着易于团簇的问题，并且选择合适的载体也是其广泛应用需要解决的问题。
石墨烯具有多种优异的性能，并且具有较大的比表面积，可以成为无机纳米材料的载体。
无机纳米粒子可以将易于团簇的石墨烯片层分开，防止团簇，从而两者形成石墨烯-无机纳米粒子新型的复合材料，这些材料广泛的应用于检测、催化和气体存储等方面。
目前已报道的有负载的金属纳米粒子Ag、Au、氧化物纳米粒子ZnO和Fe3O4等。
3、其它石墨烯复合材料石墨烯不仅仅可以和高分子、无机纳米材料复合，还可以同时结合高分子、纳米粒子和碳基材料中的一种或者两种，形成多元的含有石墨烯的复合材料。
这类材料具有多功能性，用于超级电容器或者传感器等。
二、石墨烯复合材料在水治理的应用1、吸附作用碳材料中活性碳和碳纳米管被广泛的应用于水净化领域，将石墨烯与其它化合物进行复合，这些复合材料在吸附污染物上有非常高的效率，可以应用于染料、多芳香环烃和汽油的吸附。
石墨烯复合材料
石墨烯复合材料复合材料，即是将两种或两种以上不同品质的材料，通过专门的成型工艺和制造方法复合而成的一种高性能材料，其中连续相为基体，其他相组分为增强体。
依据金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料等的不同组合，可构成不同的复合材料体系。
在复合材料中，各种组成材料的互相作用在性能上产生协同效应，从而使材料的综合性能或某些特性优于原来的组成材料，因此可以满足各种不同的需求。
复合材料应用扩张的趋势十分迅猛，《中国制造2025》提出的重点发展的十大领域中，复合材料可在其中八个领域内发挥重要作用。
随着新的复合材料增强体和基体的不断涌现，纳米复合材料、智能复合材料和结构功能一体化复合材料等将成为复合材料发展的新方向。
石墨烯是在2004年成功制备出的一种新型材料，其中碳原子互相以共价键形成平面结构。
石墨烯具有许多优异的物理化学特性，近年来受到学术和产业界的高度重视，成为一种明星材料。
将石墨烯作为复合材料的组分之一，利用其高性能的特点提升现有复合材料的性能，或设计各种新型的复合材料，已成为科学与工程领域中的一个热点问题。
1.1 石墨烯的结构、性质与制备方法1.1.1 石墨烯的结构与性质石墨烯，是2004年由Andre Geim和Kanstantin Novoselov两位科学家制备出的一种全新的二维材料。
石墨烯是由碳原子之间互相以sp2杂化轨道键合形成蜂窝状结构的原子单层，厚度仅为0.34nm。
相邻的原子层则是以范德瓦尔斯力相互结合在一起。
在其原子层的内部，各个碳原子以p z轨道形成离域π键，赋予石墨烯特有的电子性能。
相对于层内的共价键，石墨烯层间的范德瓦尔斯作用力在强度上要弱一些，这使得石墨烯具有易于剥离的特性。
通过机械剥离法可以从石墨原料制备出一层或少层的石墨烯，也是基于这一原理。
作为一种二维材料，石墨烯和体相的石墨材料具有显著的差别。
在层数由多层降为少层之后，碳原子所处的晶格势场发生了改变，形成了特殊的电子结构。
石墨烯复合材料的合成与应用
石墨烯复合材料的合成与应用
石墨烯是一个由碳原子形成的二维晶体结构，其独特的结构和性质赋予了它在材料科学领域中极高的潜力。
石墨烯的电子运动速度非常快，热传导和机械强度也非常强，使得它可以应用于许多不同的领域。
然而，由于石墨烯本身非常薄，并且很难大规模生产，因此将石墨烯与其他材料复合以获得更好的物理特性是一种实现其实用化的有效方法。
在石墨烯复合材料中，石墨烯通常被包裹在其他材料的基质中，以防止其在处理过程中的损失。
一些石墨烯复合材料的例子包括石墨烯复合纳米颗粒，石墨烯微片/树脂复合材料和石墨烯聚合物复合材料。
合成石墨烯复合材料的方法通常包括物理、化学和机械方法。
其中，化学还原法是一种较为常见的方法，它使用还原剂将石墨烯氧化物转化为石墨烯，并在此过程中与其他材料进行混合。
石墨烯复合材料在许多领域中都有应用。
例如，在电子学领域，石墨烯复合材料可以帮助改进锂离子电池和太阳能电池的性能。
在机械领域，石墨烯聚合物复合材料可以用于生产更耐用和轻便的汽车部件。
在生物领域，石墨烯复合材料可以用于制备生物传感器和药物输送系统。
目前，虽然石墨烯复合材料已经得到了广泛的研究，但在其实际应用方面仍面临一些挑战。
例如，石墨烯的大规模生产和处理仍然面临许多困难。
同时，石墨烯与其他材料的复合过程也需要更多的研究和改进。
总的来说，石墨烯复合材料具有巨大的潜力，因为它们可以在许多不同的领域中提供独特的性能。
我们相信，随着技术的进步和更多的研究，石墨烯复合材料将会在未来的科技创新中发挥越来越重要的作用。
石墨烯复合材料
石墨烯复合材料
石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶格结构材料，具有极强的机械强度、导电性和热导性，因此被广泛应用于复合材料领域。
石墨烯复合材料是指将石墨烯与其他材料进行复合，以提高材料的性能和功能。
目前，石墨烯复合材料已经在航空航天、汽车制造、电子设备等领域得到了广泛的应用。
首先，石墨烯复合材料具有优异的机械强度。
石墨烯本身具有非常高的强度和韧性，能够有效增强复合材料的整体强度和硬度。
与传统材料相比，石墨烯复合材料更轻更薄，但却具有更高的强度和耐磨性，因此在航空航天领域得到了广泛的应用。
其次，石墨烯复合材料具有优异的导电性能。
石墨烯是一种优良的导电材料，能够有效提高复合材料的导电性能。
在电子设备制造领域，石墨烯复合材料可以用于制造柔性电路板、导电薄膜等产品，大大提高了电子设备的性能和可靠性。
另外，石墨烯复合材料还具有优异的热导性能。
石墨烯具有非常高的热导率，可以有效地将热量传导出去，因此在汽车制造领域得到了广泛的应用。
石墨烯复合材料可以用于制造散热片、发动机零部件等产品，提高了汽车的燃烧效率和安全性能。
总的来说，石墨烯复合材料具有优异的机械强度、导电性和热导性能，已经在航空航天、汽车制造、电子设备等领域得到了广泛的应用。
随着石墨烯制备技术的不断进步，相信石墨烯复合材料在未来会有更广阔的发展空间，为各个领域带来更多的创新和突破。
石墨烯复合材料
谢谢！
路线总结对比
项目目 颜色色 电阻率 导热 抗氧化 抗UV 热负荷形变
石石墨墨烯+热塑性链状
石石墨墨烯+热固性网网状
Min:10-1Ω⋅m
黑黑色色
Min:10-4Ω⋅m
Max:2.5W/M⋅K 差 差
Max:150℃
Max:15W/M⋅K 极强 极强
Max:250℃
泰启力力力⻜飞所选择的路路线是石石墨墨烯+热固性网网状高高分子子材料料
单位 g/cm3
J/g·K W/m·K W/m·K
W/m2·K4
L M·Pa
°C μm/(m·°C)
Ω·m Change rate of mass % Change rate of mass %
---
---
TK-PB07-SR TK-PB07
1.75
1.7
1.882
1.880
50
45
14
12
0.94
泰启力飞通过不懈的努力，搭建了完整的工业体系，建立了对石墨烯的品相进行精 确的鉴定、筛选和后道处理的方法和标准，这是泰启力飞石墨烯产业化的核心能力
石石墨墨烯复合
材料复合的基本认知
•复合只是物理的结合，不存在石墨烯和高分子基材产生化学反应而导致
石墨烯分子结构的变化
•复合后目标物性的提升与两个方面有关
加热Leabharlann 结泰启力飞的石墨烯复合材料具备有以下多个优良特性
• 介于导热塑料和金属之间的导热率，密度远低于金属， • 远高于金属的耐化学特性和远高普通塑料的抗氧化耐UV性能 • 10-4∼10-3Ω⋅m的体电阻率，具备最佳低电压焦耳效应条件 • 较高介质损耗和较金属低的电阻率，良好的吸收电磁波和抑制电磁波辐射性能 • 环保低能耗，每公斤产品碳排放小于2Kg。而铝至少需要10kg.
石墨烯纳米复合材料的制备及应用
石墨烯纳米复合材料的制备及应用随着材料科学技术的不断发展，石墨烯这种特殊材料被越来越多地应用于诸如高强度材料、高导电材料、高热导材料等领域。
但是石墨烯纯粹的形态在某些领域中不一定能够满足要求，因此需要与其他材料结合起来形成复合材料，以期获得更好的性能。
本文将介绍石墨烯纳米复合材料的制备方法及其应用。
一、石墨烯纳米复合材料制备方法1.机械混合法这是一种较为简单的制备方法，将石墨烯和其他纳米材料一起经过机械混合后再进行压制成材料。
但是这种方法难以获得优秀的分散效果和界面相容性，因此在性能方面存在局限。
2.沉积法这是一种常见的制备方法，通过将纳米材料分散在溶液中，然后将石墨烯沉积在纳米材料上面。
这种方法可以获得较好的分散效果和界面相容性，但是需要进行复杂的前处理和后处理过程。
3.化学还原法这种方法通过化学反应来制备石墨烯纳米复合材料。
将还原剂与石墨烯和其他纳米材料混合，利用还原剂产生的化学反应来将石墨烯还原，然后与其他纳米材料结合形成材料。
这种方法具有优秀的分散效果和界面相容性，制备操作简单，成本低廉，因此被广泛应用。
二、石墨烯纳米复合材料的应用及优势1.高强材料石墨烯具有优秀的强度和刚度，而与其他材料结合可以进一步提高强度。
例如，与纳米碳管混合的石墨烯可以形成更加坚韧且抗弯曲的材料，因此可以应用于强度要求较高的结构材料中。
2.高导电和高热导材料石墨烯本身具有优秀的导电和热导性能，当与其他材料结合可以形成具有更高导电和热导性能的材料。
例如，与金属纳米颗粒混合的石墨烯可以形成高效的热界面材料，用于导热和散热。
3.吸附材料石墨烯和其他纳米材料结合可以形成高效的吸附材料，例如，与氧化镁纳米颗粒混合的石墨烯可以应用于吸附有机污染物的处理。
4.传感器石墨烯和其他纳米材料结合可以形成高灵敏、高精度的传感器，例如，与金属纳米颗粒混合的石墨烯可以应用于制备高灵敏的压力传感器。
综上所述，石墨烯纳米复合材料可以应用于很多领域，具有优良的性能和广阔的应用前景。
石墨烯纳米复合材料
石墨烯纳米复合材料
石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶格结构材料，具有优异的导热、导电、机械强度和化学稳定性等特性。
因此，石墨烯被广泛应用于电子、能源、材料和生物医药等领域。
而石墨烯纳米复合材料则是将石墨烯与其他纳米材料进行复合，以期望获得更加优异的性能和应用。
本文将介绍石墨烯纳米复合材料的制备方法、性能以及应用前景。
首先，石墨烯纳米复合材料的制备方法包括物理法、化学法和生物法等多种途径。
物理法主要包括机械剥离法、化学气相沉积法和化学氧化还原法等；化学法主要包括溶液剥离法、化学还原法和化学气相沉积法等；生物法则是利用生物体内的生物合成途径来制备石墨烯。
不同的制备方法会影响石墨烯纳米复合材料的结构和性能。
其次，石墨烯纳米复合材料具有优异的性能。
首先，石墨烯的高导热、高导电性能使得纳米复合材料具有优异的导热、导电性能，可应用于导热材料和导电材料领域；其次，石墨烯的高机械强度和化学稳定性使得纳米复合材料具有优异的机械性能和耐腐蚀性能，可应用于材料强化和防腐蚀领域；最后，石墨烯的大比表面积和丰富的官能团使得纳米复合材料具有优异的吸附性能和催化性能，可应用于吸附材料和催化材料领域。
最后，石墨烯纳米复合材料具有广阔的应用前景。
首先，在电子领域，石墨烯纳米复合材料可应用于柔性电子、导电油墨和电磁屏蔽材料等领域；其次，在能源领域，石墨烯纳米复合材料可应用于锂离子电池、超级电容器和光伏材料等领域；最后，在材料和生物医药领域，石墨烯纳米复合材料可应用于复合材料、药物载体和生物传感器等领域。
综上所述，石墨烯纳米复合材料具有优异的性能和广阔的应用前景，其制备方法、性能和应用前景将会在未来得到更加广泛的研究和应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
石墨烯及其聚合物复合材料的优良性能
1 导电性能：石墨烯是目前已知的导电性能最出色的材料,是目前已知的具
有最高迁移率的锑化铟材料的两倍,超过商用硅片迁移率的10倍以上。
聚烯烃、乙烯基和丙烯酸基类聚合物、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、环氧树脂、天 然和合成橡胶。
用于电磁屏蔽、抗静电涂层、导电涂料等各个领域, 其中超级电容器是目前研究者关注较多的领域。
石墨烯的结构
• 完美的石墨烯是二维的，由六角元胞构成。 • 厚度：0.335nm
优良的增强体
极强的力学性能：拉伸模量 1.01TPa，极限强度116GPa
2 1
优良的导电性，室 温下载流子迁移率 是硅的100倍
极薄极轻，厚 度为0.34nm， 比表面积为 2630m2/g
石墨烯的 优点
3
4
导热率为3000-
前言 应用 Solar cell Conductive wires Touch panel LED lighting Thin film display Thin film battery …… Redefining everything
石墨烯应用_超清. mp4
氧化石墨烯复合材料
•常用聚合物基体：聚苯乙烯，聚苯胺等。 •思路：利用强质子酸处理原始石墨，然后加入强氧化剂氧化 （结构为准二维层状结构，层间包含羟基和羧基等活性基团） •直接插层法
• 利用溶剂的作用或通过机械剪切等物理作用将聚合物分子插入具有片层 结构的GO，形成纳米聚合材料。
•聚合插层法
• 预混合后加入引发剂引发聚合，热处理得到复合材料。
非共价修饰法
主客体交互作用 范德华力 氢键作用 配位键作用 静电作用力 π-π 堆积作用
静电作用力
静电作用力是制备石墨烯 -复合物的一种便捷手段 复合物的一种便 捷手段。
5000W/mK，与碳纳
米管相当
石墨烯制备方法： • 机械剥离法
• 通过机械力从石墨晶体表 面剥离石墨烯片层
• 加热SiC法 • 加热单晶SiC脱除Si，在单 晶（0001）面上分解出石 墨烯片层
• 热膨胀法 • 微波加热厚度30um的石 墨鳞片得到纳米石墨片
• 化学法 • 合成六苯并蔻(HBC) ,然后 在FeCl3 或Cu (OTf) 2-AlCl3 作用下环化脱氢得到较大 平面的石墨烯
石墨烯及其聚合物 复合材料
新型增强体——石墨烯 什么是石墨烯？
石墨烯的发现
2004年英国曼彻斯特大学两位科学家安德 烈·杰姆和克斯特亚·诺沃消洛夫用微机械剥离 法制备并观测到单层石墨烯(Graphene),石墨 烯以其独特的结构和优异的性质迅速获得科学 界的青睐，两人在2010年获得诺贝尔物理学奖。
存在的问题： 1、石墨烯的添加在提高聚合物刚性的同时却导致聚合物断裂伸长 率的降低
2、石墨烯的制备
3、成本问题
Thanks!
反应式：石墨烯的 羧基＋含胺的苯乙烯 →石墨烯-聚苯乙烯复合物
静电作用→缩氨酸-石墨烯的核-壳结构
↓
↓
核
壳
高温处理，剩余石墨烯的壳结构，具有非常好导电性。
共价修饰法
传统自由基聚合 原子转移自由基聚合（ATRP） 单电子转移自由基聚合（SET-LRP） 可逆加成 -断裂链转移基聚合（ RAFT RAFTRAFT） 开环聚合（ROP） 氧化还原聚合
4 热性能： 石墨烯的加入还会影响聚合物的玻璃转 变温度Tg和结晶动力学（因为添加石墨 烯以后,聚合物链的运动受到限制。）
5、透气性： 无缺陷的石墨烯对所有气体分子都具有不 透过性。（石墨烯添加到聚合物中可能形 成大面积的隔膜,气体阻隔性比单壁碳纳米、 多壁碳纳米管或者碳纤维更好。
未来及展望
石墨烯的研究持续升温,使石墨烯/聚合物复合材料也得到了广泛关 注。它的应用领域涵盖了导电塑料、电极材料、航空材料、催化剂 载体等诸多方面，在抗静电薄膜、超级电容器以及航空材料领域的 发展也将会有更快的突破。
2 导热性能：石墨烯的导热性能优于碳纳米管。
用于小型化电子元器件、导热涂料、热 驱动的形状记忆聚合物的热管理。
目前,采用石墨烯片GNP提高其复合材料的热传导 性的聚合物包括:环氧树脂以及石蜡
3 力学性能：石墨烯被认为是目前世界上强度最高的物质,添加 石墨烯可以增强聚合物的力学性能（一方面是由石墨烯片层的 长度决定而不是完全伸展的比表面积,另一方面熔融过程中颗粒 可能会团聚）
氧化还原聚合
以Ce (IV)和氧化石墨烯的羟基作为氧化还原剂组合在石墨烯表面接枝 聚苯乙烯（PS）、聚丙烯腈（PAN）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） 等聚合物刷。
温度和氧化还原引发剂浓度对接枝效率的影响： 氧化石墨烯表面接枝少量的聚合物时复合物→插层结构 接枝较多聚合物→剥落结构 复合物层间距随着接枝率的增加而增加