中國粉體網訊 石墨烯作為構建不同維數碳納米材料的基本單元，不僅具備其他碳系材料的特點，還具有特殊的熱學、力學、電學、光學等性能，被看作是制備復合材料的理想組分，廣泛用于改性各種聚合物。近年來，石墨烯/聚合物基納米復合材料的研究得到了廣泛的關注。
石墨烯/聚合物納米復合材料的性能
導電性能
具有超大的比表面積是石墨烯獨特的性能，這使得其能夠很容易獲取良好的導電性能而成為極具潛力的導電填料，同時石墨烯還擁有很高的電子遷移的能力，因此，在聚合物中添加石墨烯填料能夠使聚合物材料的導電能力有顯著提高。
熱學性能
石墨烯/聚合物復合材料具有優異的熱學特性。石墨烯在聚合物基體中的界面結合程度、分散性、對聚合物鏈流動性的限制等都會影響復合材料的耐熱特性。
力學性能
石墨烯在聚合物中的分散性、界面結合等因素對復合材料的力學性能有著重要的影響。石墨烯具有很高的強度，表面活性中心多，不光滑，因此能夠與基體牢固結合，有利于壓力的傳遞和載荷的轉移。另一方面，石墨烯的特殊的二維結構，使得裂紋會發生轉向，從而阻止了裂紋的進一步擴展，能夠提高材料的強度和韌性。
石墨烯/聚合物納米復合材料的制備
目前，石墨烯/聚合物納米復合材料的制備方法主要有三種：原位聚合法、溶液共混法、熔融共混法。
原位聚合法
原位聚合法是將石墨烯、聚合物單體和催化劑等原料在一起混合均勻后，利用引發劑進一步引發反應，最后制得復合材料，這種方法可以選用本體聚合的方式在聚合物單體中進行，也可采用溶液聚合的方式在溶液中進行。該方法可以較好地實現石墨烯在聚合物基體中的均勻分散，但此法受實驗條件影響較大。
溶液共混法
溶液共混法是目前制備石墨烯/聚合物復合材料較常用的一種方法。這種方法的大致步驟為：先將石墨烯經超聲分散于溶劑之中，再將聚合物溶解于同一溶劑中，隨后兩者共混，最后通過共沉淀或溶劑揮發除去溶劑，得到相應的復合材料。該方法的優點是操作簡單，對石墨烯片層破壞較小，但缺點是溶劑有殘留，對材料的性能會產生影響。
熔融共混法
熔融共混法是以在熔融狀態下的聚合物單元的流動物理狀況為推動力，在石墨烯包圍的環境下形成復合材料。該方法利用聚合物的流動性代替了溶液混合法中的溶劑，避免了溶劑的脫除，在工藝過程上更為簡捷和方便。傳統上在形成過程中，利用外部物理操作（如：高強度的機械攪拌、高速的物理分散等）來提供足夠的剪切應力，從而增加聚合過程中的效果與復合材料的純度。
石墨烯的加入會賦予聚合物優異的電學、熱力學、力學等多種性能，石墨烯/聚合物復合材料在工業廢水處理、導電材料、抗壓、抗磨材料、氣體吸附方向以及醫學材料等領域有著廣闊的應用。9月24日下午3點，浙江工業大學的徐立新教授將走進粉體公開課直播間，為我們帶來題為《聚合物基石墨烯/納米復合材料的通用制備思路及其實踐探索》的報告，屆時他將詳細介紹各類聚合物基石墨烯納米復合材料的制備方法及其在5G通訊、生命健康和生態友好等材料領域的產業化應用前景。
專家簡介
徐立新，男，浙江工業大學材料學院教授、博士生導師，浙江工業大學高分子材料與工程研究所所長、浙江工業大學平湖新材料研究院院長，浙江省高校中青年學科帶頭人、歐美同學會理事、塑料工程學會會員。長期從事功能性超支化聚乙烯設計合成、石墨烯制備及相關應用研究，已主持承擔國家自然科學基金、省自然科學基金和各類產學研合作項目15項。在Carbon、J. Mater. Chem. C、Chem. Commun.、Macromol. Rapid Commun.、Polymer、高分子學報等國內外期刊發表論文50余篇，獲授權發明專利10項、浙江省自然科學優秀論文獎2項。
參考資料：
張立生、李慧等.石墨烯/聚合物復合材料制備工藝研究進展
馮安、趙金軼等.石墨烯/聚合物復合材料的研究進展
謝蘭、熊玉竹等.聚合物基石墨烯導電復合材料研究進展
（中國粉體網編輯整理/初末）
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