合成石墨烯复合材料研发

化学氧化还原法制备石墨烯是**有希望实现工业化宏量生产的方法之一，与其它方法相比，化学氧化还原法具有成本低廉、工艺简单、生产设备简易、单次产量比较大、产品层数集中（1~3层）等诸多优点，但其石墨烯的sp2杂化完美结构很难通过还原的方式完全恢复，难以得到电、热等方面的优异性能[28-29].氧化石墨还原法是先用强氧化剂将石墨氧化，通过氧化反应在石墨边缘接上一些羧基，并在石墨层间插入一些环氧基团、羟基和酮基，使石墨层间距增大，范德华力变小，环氧基团、羟基和酮基等基团的引入有利于石墨片层的剥离.氧化石墨经适当的超声波剥离处理，得到氧化石墨烯纳米片.然后再还原剥离的氧化石墨烯片，常用的还原剂有水合肼、硼氢化钠、抗坏血酸、对苯二酚等，然而这些还原剂的毒性大，对人体和环境均易造成伤害，因此寻找无毒、无害的绿色还原剂或还原方式显得尤为迫切.还原可以去除氧化石墨烯的大部分环氧基团、羟基、酮基，制备出还原氧化石墨烯纳米片，但氧化石墨烯边缘的羧基很难被还原.由于强氧化剂的氧化作用，氧化石墨烯虽然经过一定的还原剂还原，其晶格结构得到一定的修复，但很难完全还原到石墨六角蜂巢状结构。氧化石墨烯分散液在水中具有很好的分散性，样品单层率＞90%，产品经轻微搅拌就可与水相互溶。合成石墨烯复合材料研发

在工业上目前使用的导热高分子材料有导热复合塑料、导热胶黏剂、导热涂层、导热覆铜板及各类导热橡胶及弹性体，如热界面弹性体等。目前复合型绝缘导热高分子主要是采用绝缘导热无机粒子如氮化硼、氮化硅和氧化铝等和聚合物基体复合而成；此外，采用导体粒子和聚合物复合制备的导热聚合物，如碳材料、金属填充的导热高分子材料，适用于低绝缘或非绝缘导热场合，其中氧化石墨烯同聚合物复合，其复合材料的导热性能大幅提升引起社会关注。导热高分子主要应用于功率电子元器件、电机等设备的封装和电气绝缘及散热，和普通聚合物相比，具有4-10倍的热导率。合成石墨烯复合材料研发玻纤增强复合材料户外使用具有超长耐候性。

氧化石墨烯（GO）是化学氧化法制备石墨烯的一种中间产物，具有SP2（C=O、C=C等）和SP3（C-C、C-O-C、C-OH等）杂化结构，表面带有大量的羟基、羧基和环氧基等含氧官能团，这些含氧官能团丰富了其表面活性，赋予了GO更多有趣的理化和生物学特性。GO具有以下特性：（1）良好的亲水性，由于GO表面带有大量的羟基、羧基和环氧基等含氧官能团，使片层间存在静电斥力，因此可以很好的分散在水中；（2）具有较大的比表面积（2630m2/g），赋予GO超高的载药能力；（3）独特的两亲性，由于同时含有疏水性的平面与亲水性的边缘，使其具有特殊的表面性质，疏水***物和染料可通过π-π堆积或疏水作用等对GO进行非共价修饰而负载，而含氧官能团等亲水性边缘可为功能化修饰提供活性位点；（4）固有的光学性质及光热转换能力，使GO不仅能实现***细胞的生物成像，还能在***水平上实现光热***；（5）优异的机械性能，可以改善生物支架材料的空隙结构和机械性能，包括抗压强度和抗曲强度，而且可以加强支架的生物活性。基于这些特性，GO已被广泛应用于生物医学和复合材料等研究领域，尤其在药物载体、生物成像、**的光热***及组织再造工程等方面表现出了巨大的应用潜力。

太阳能电池或光伏电池可以将太阳能直接转化为电能。光伏装置通常由阳极、阴极和之间的活性材料层组成，其中阴极是透明的，以便阳光能够通过。目前，其商业应用的关键在于提高功率转换效率(PCE)，同时通过开发高性能的活性层和电极材料来降低成本。石墨烯是碳原子以sp2杂化形成的独特蜂窝巢状的二维晶体，单层石墨烯的厚度只有0.334nm，其比表面积高达2600m2/g[92]，室温下电子迁移率约为20000cm2·V·s-1[93]，力学强度高达1060GPa，单层吸光率只有2.3％[94]。石墨烯独特的光电性质，使其及衍生材料被广泛应用于透明电极[95]、对电极[96]、和电荷传输层[92]等结构。氧化石墨烯分散液（SE3122、SE3522）。

由于石墨烯独特的电子结构及良好的导电性，因此石墨烯很有可能成为组成纳米电子器件的比较好材料。目前研究**为***也是**热门的课题之一就是制备基于石墨烯的透明导电薄膜以代替昂贵的氧化铟锡（ITO）电极。由于氧化石墨烯可大规模生产并且可加工性极好，所以以氧化石墨烯为原料制备石墨烯透明导电薄膜是一种重要的制备手段。在这种方法中，首先通过旋涂、浸涂、真空抽滤、LB组装等方法做成氧化石墨烯薄膜，再通过化学还原或者热还原的方法将氧化石墨烯薄膜还原成为石墨烯薄膜[116]。科学家们也开发出了其他一些利用石墨烯或者还原石墨烯的分散液制备透明导电薄膜的方法。比如，Li等人在还原氧化石墨烯之前先将体系的pH值调至10得到稳定的石墨烯分散液，再通过喷涂的方法得到了透明导电薄膜[99]。Dai课题组用―热膨胀-插层-剥离‖得到的石墨烯分散液为原料，利用LB组装的方法得到了石墨烯透明导电薄膜，这种薄膜的薄膜电阻为8kΩ/sq，而可见光区的透过率为83%[113]。Biswas等人利用在水/氯仿这种二元体系的界面自组装的方法得到了电阻为100Ω/sq，可见光透过率为70%的导电薄膜[117]。Coleman课题组将在有机溶剂中直接超声剥离的石墨烯进行抽滤成膜，得到了电阻约为3kΩ/sq。常州第六元素建有自动控制规模化生产线，市场占有率居国内外前列。合成石墨烯复合材料研发

GO氧化石墨（烯）为黄褐色或者黑褐色膏状物料。合成石墨烯复合材料研发

在橡胶类体系中，需要同时兼顾材料的强度与韧性，因此对GO的分散性和GO与橡胶基体间的相互作用要求更高。主要通过将GO与橡胶分子交联，或对GO改性，增强其对橡胶分子的亲和性来实现47,48。Liu等42以极性XNBR为载体，将GO转移到SBR基体中。GO悬浮液与XNBR胶乳混合，然后将其加入到SBR胶乳中，再进行胶乳共凝聚。用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对填料在SBR基体中的分散进行了表征并研究了纳米复合材料的力学性能。研究发现，XNBR可以通过氢键与GO相互作用，并与SBR形成化学交联。因此XNBR可以防止SBR基体中GO片层聚集，改善GO和SBR的相互作用。图5.1中描述了XNBR对GO和SBR相互作用的影响。合成石墨烯复合材料研发