石墨烯复合材料导电

当前，石墨烯材料研究领域真正的挑战是如何低成本、大批量地生产高质量的石墨烯薄层,从而进行大规模应用.石墨烯材料的制备思路可分为自上而下从石墨或碳纳米管剥离得到石墨烯与自下而上地用分子合成石墨稀两种（图1）[23].前者以石墨稀和碳纳米管为原料通过机械剥离法、液相剥离法、氧化还原法等方法将石墨片层从石墨中剥离出来，后者通过含碳化合物以化学气相沉积和有机合成等途径来合成石墨烯。机械剥离法直接从石墨出发，通过一定的机械力将石墨片层剥离，可以制备得到缺陷较少的石墨烯材料.Geim小组就是通过“撕胶带”的机械剥离法***制备出了单层石墨烯.石墨烯复合材料可用于注射和挤出成型制件，作为粒子材料应用于矿用管、给水管及汽车电器配件等领域。石墨烯复合材料导电

目前锂离子电池的负极材料以石墨为主，现阶段几乎达到其理论容量值，因此高容量负极材料引起了当前锂离子电池中的研究热点。负极材料，应该具有良好的锂离子和电子传输能力。石墨烯表面可以存储锂离子，具有高的电子迁移能力。与此同时石墨烯作为负极材料还可以缩短锂离子的传输路径。Bulusheva等将氧化石墨烯置于浓硫酸中加热，之后在惰性气体中进行高温煅烧得到表面有2-5nm孔的石墨烯，该石墨烯材料具有良好的倍率性能[2]。Jiang等将氧化石墨烯水热处理后再通过强碱制备得到多孔石墨烯，在0.05C倍率下首圈放电容量可达到2207mAhg-1；在高倍率5C下容量可达到220mAhg-1[3]。华南理工大学的Lian等[4]将氧化石墨烯置于高温煅烧炉中在惰性气体的保护下还原得到层数少、缺陷少、杂质少的高质量石墨烯，并将其用作锂离子电池负极材料。石墨烯复合材料导电石墨烯的导热性能优异，易分散，易加工。

外，其他方面的应用也和聚合物导电性的提升紧密相关。例如，应用原位聚合法可以将氧化石墨烯与导电聚合物材料进行复合。这一方法可以在保证制备得到的超级电容器电极高充放电性能和高稳定性的同时提升电容器的安全性。聚合物和氧化石墨烯复合材料已经被广泛应用于电容器电极材料中，制备的电容器电极材料的比电容可达421.4F/g甚至更高50-52。因此，还原后的氧化石墨烯作为填料对提升聚合物的导电性能具有明显的效果，极大地促进了各种高分子材料在电容器及多种电子元件生产中的应用。

许多对聚合物/碳纳米管纳米复合材料的研究目的在于开发和利用碳纳米管出色的力学性能，同时对聚合物基体引入一些新的性能，比如导电性、导热性等。但是，尽管许多工作集中在聚合物/碳纳米管纳米复合材料的研究上，许多问题仍然存在。相比于碳纳米管，制备基于石墨烯的结构和功能体系更加可行，这是因为石墨烯具有更大的比表面积，更强的界面结合力，以及同样出色的物理性能。完美石墨烯的杨氏模量和断裂强度高达1TPa和130GPa[41]，而制备复合材料**常用的改性及还原石墨烯的杨氏模量也可达到250GPa[57,58]，高出一般的聚合物2~3个数量级，因此，在聚合物中加入改性或还原石墨烯同样能有效地增强聚合物的力学性能。氧化石墨烯易于接枝改性，可与复合材料进行原位复合。

氧化石墨烯在聚合物基体中可以限制聚合物链的流动性，在燃烧过程中，各向异性氧化石墨烯形成碳层网络，阻碍降解产物的逸出。还原后石墨烯还具有较高热导率，有助于燃烧区域狙击的热量扩散，因此氧化石墨烯/聚合物复合材料可用作阻燃材料。此外，氧化石墨烯还可提高PS、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯等聚合物的耐热性60,61。这是因为氧化石墨烯的含氧基团与聚合物的氢键配位后，使复合材料的自由离子量缩减，进而在一定程度上降低了复合材料的振动频率。研究人员通过共混法，以氧化石墨烯和混合材料树脂用作原材料，进行氧化石墨烯聚合物复合材料的制备。实验结果发现所制备的复合树脂材料与单纯的树脂相比，耐热性能有了***的提升，这无疑为耐热材料的良好应用打下了坚实稳定的基础，也推动了耐热材料的发展62。常州第六元素拥有石墨的深度插层和高解离率的制备技术。石墨烯复合材料导电

玻纤增强复合料材质地轻、流动性好，良好的加工性能。石墨烯复合材料导电

目前的负极材料中，硅被认为是相当有有潜力的负极材料之一，因为它在自然界中含量多，还具有低的嵌锂电位和很高的理论比容量。存在的问题是在锂离子脱嵌过程中，硅的体积变化比较明显，使得材料与负极集流体之间粘结性变差，造成电池循环性能的大幅度下降。同时硅还会在电池循环过程中出现团聚现象，引起电池容量的迅速下降。将硅材料和石墨烯进行复合，石墨烯可以抑制硅材料在充放电过程中的团聚，减缓硅材料的体积变化，从而提高电池的容量和循环性能。此外，石墨烯有助于电解液的浸润，从而提高电池的性能。He等通过喷雾干燥法制备了一种高性能的石墨烯/硅复合材料（图6.1），将氧化石墨烯与纳米硅超声混合，通过喷雾干燥后在700℃下进行煅烧得到复合材料，在200mAg-1的电流密度下充放电30次后，容量仍可达到1502mAhg-1，其容量保持率为98%，说明该石墨烯/硅复合材料具有良好的循环性能石墨烯复合材料导电