石墨烯復合材料的制備及其性能研究進展

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1、論文題目:石墨烯復合材料的制備及其性能研究進展學生姓名:學號：院（系）：化工與制藥工程系專業(yè)班級：指導教師：職稱：201年月石墨烯復合材料的制備及其性能研究進展摘要:石墨烯以其優(yōu)異的性能和獨特的二維結(jié)構(gòu)成為材料領(lǐng)域研究熱點。本文綜述了石墨烯的制備方法并分析比較了各種方法的優(yōu)缺點,簡單介紹了石墨烯的力學、光學、電學及熱學性能?；谑┑膹秃喜牧鲜鞘?yīng)用領(lǐng)域中的重要研究方向,本文詳細介紹了石墨烯聚合物復合材料和石墨烯基無機納米復合材料的制備及應(yīng)用，以及石墨烯復合材料的展望。關(guān)鍵詞:石墨烯;制備;性能;復合材料IIIRese

2、archProgressonPreparationandpropertiesofgraphenecompositematerialsAbstract:Graphenehasbecomeahotresearchfieldofmaterialforitsexcellentperformanceanduniquetwo-dimensionalstructure.Thispapersummarizesthemethodforpreparinggrapheneandcomparedtheadvantagesanddisadvantag

3、esofvariousmethods,introducesthemechanics,grapheneoptical,electricalandthermalproperties.Compositematerialsbasedongrapheneisanimportantresearchdirectioninthefieldofapplicationofgraphene,thispaperintroducesthepreparationandapplicationofgraphenepolymercompositesandgr

4、aphenebasedinorganicnanocompositematerial,andtheprospectofgraphenecompositematerials.Keywords:graphene;preparation;properties;compositematerialsIII目錄前言11石墨烯簡介21.1石墨烯的發(fā)展21.2石墨烯的基本性質(zhì)22石墨烯復合材料制備42.1石墨烯/無機納米復合材料42.1.1石墨烯與金屬化合物復合42.1.2石墨烯-其他金屬化合物復合62.1.3石墨烯-非金屬材料復合72.2.

5、1石墨烯/聚苯胺(PANI)復合材料82.2.2石墨烯/聚乙烯復合材料82.2.3石墨烯/聚苯乙烯復合材料83石墨烯復合材料的應(yīng)用93.1.石墨烯在聚合物復合材料中的應(yīng)用93.1.1對聚合物力學性能的改善9參考文獻12III前言石墨烯自2004年被發(fā)現(xiàn)以來,就引起了材料科學家的廣泛關(guān)注,在世界范圍內(nèi)掀起了石墨烯材料的制備和應(yīng)用研究的熱潮。石墨烯是sp2雜化的碳原子形成的單原子層厚度，排列成二維蜂窩狀的晶體。其優(yōu)異的物理和化學性質(zhì)、較大的表面積和較低的制備成本，比較適宜應(yīng)用于功能性復合材料的開發(fā)。復合材料是以一種材料為基體，添

6、加一種或一種以上其它材料組合而成的材料。各種組成材料在性能上互相取長補短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料，從而滿足不同的應(yīng)用需求。石墨烯復合材料是以石墨烯為基體，在其中添加聚合物或其它無機材料而形成的復合材料。在制備以及應(yīng)用研究中，石墨烯復合材料可以分為：石墨烯/聚合物、石墨烯/無機材料等二元復合材料以及石墨烯/無機材料/聚合物三元復合材料等。石墨烯復合材料的應(yīng)用前景比較廣泛，比如應(yīng)用于傳感器、儲能、催化和電極材料等領(lǐng)域。131石墨烯簡介1.1石墨烯的發(fā)展石墨烯的理論研究已有60多年的歷史。石墨烯一直被認為

7、是假設(shè)性的結(jié)構(gòu)，無法單獨穩(wěn)定存在，直至2004年，英國曼徹斯特大學兩位科學家安德烈·杰姆和克斯特亞·諾沃消洛夫采用簡單的“微機械剝離法”首先在實驗中成功地從石墨中分離出二維結(jié)構(gòu)的石墨烯[1-3]，從而證實它可以單獨存在，兩人也因“在二維石墨烯材料中的開創(chuàng)性實驗”而共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。1.2石墨烯的基本性質(zhì)石墨烯作為單原子層的二維石墨晶體模型，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)都是sp2碳材料，被認為是富勒烯、碳納米管和石墨的基本結(jié)構(gòu)單元。石墨烯作為一種新型的納米材料，它具有一些特殊優(yōu)異的性質(zhì)，如大的比表面積、高機械強度以及超強的電子傳導

8、能力。石墨烯由一層密集的、包裹在蜂巢晶體點陣上的碳原子組成，是世界上最薄的二維材料，其厚度僅為0.335nm。結(jié)構(gòu)完整的石墨烯是由不含任何不穩(wěn)定鍵的苯六元環(huán)組合而成的二維晶體，化學穩(wěn)定性高，表面呈惰性狀態(tài)，與其它介質(zhì)如溶劑等的相互作用較弱，并且由于石墨烯片與片之間有較強的范德華力的作用，使