環氧樹脂氧化石墨烯納米復合材料

『壹』 怎麼把氧化石墨烯復合材料中均勻分散

將石墨烯均勻分散在有機溶劑或表面活性劑的水溶液中，使溶劑分子或表回面活性劑分子吸附在石答墨烯表面，利用經典斥力和分子間的作用力實現單層石墨烯的分散。

通過物理或化學修飾方法能夠抑制石墨烯的團聚已經被證實，但在生成復合材料時引入的雜質是否影響復合材料性能還有待研究。還可以採用一些表面改性和其他的方法來提高石墨烯的分散性。

『貳』 請問我在做環氧樹脂納米復合材料的時候，為什麼納米粒子老是沉澱有沒有好的解決方法

你確定你分散開了嗎？分散完全的話是不會出現沉澱的，可以加入一點潤濕分散劑提高分散效果。

『叄』 石墨烯是否己用於航天航空領域

1 石墨烯的航天應用進展
1.1 在抗空間原子氧剝蝕方面的應用
石墨烯可以作為添加劑改善基體材料的抗原子氧剝蝕性:第一，石墨烯具有優異的抗氣體滲透性，二維結構的石墨烯均勻分散於基體中可以有效阻擋氣體尤其是原子氧的透過，增強復合材料的抗滲透性[11-12]; 第二，模擬顯示石墨烯與原子氧反應形成需要高於6 eV的能量才能分解環氧鍵[13-14]，而原子氧只有5 eV左右能量，無法破壞環氧鍵，所以石墨烯與原子氧反應後沒有損失掉，而是在材料表面形成了一層保護膜，使膜下的基體材料不會被繼續侵蝕，從而阻礙原子氧進一步和基體材料反應。已有科研人員將石墨烯作為添加劑制備出具有抗原子氧剝蝕性能的航天用復合材料。
LIU等[15]在醋酸纖維素(CA)中添加石墨烯(Gr)制備的Gr/CA復合材料薄膜，通過地面原子氧(AO)效應模擬設施進行原子氧輻照實驗，分別從樣品形貌和質量損失變化兩方面進行對比分析，發現石墨烯可顯著提高醋酸纖維素的抗原子氧腐蝕性能，如圖 2所示。

圖 2 純CA膜經AO輻照前後和不同Gr含量的Gr/CA復合膜經AO輻照後的SEM圖片Figure 2 SEM images of pure CA film before and after AO exposure and Gr/CA composite film with different Gr loadings after AO exposure

圖選項

純醋酸纖維素樣品的表面相對光滑[圖 2(a)]，但經原子氧輻照後表面[圖 2(b)]，形成溝壑變得十分粗糙，這是因為原子氧的平均動能約為4.5~5 eV，足以破壞醋酸纖維素結合鍵並使其氧化分解，所以純醋酸纖維素極易被原子氧剝蝕。對比圖 2(b)和圖 2(c)，可以看到經原子氧輻照後的Gr/CA復合材料樣品表面出現了裸露的石墨烯，二維平面結構的石墨烯會在材料表面形成保護層阻止原子氧進一步的剝蝕。圖 2(d)顯示更多的Gr薄片覆蓋在底層醋酸纖維素基體上阻止原子氧繼續對其進行剝蝕，從而使得復合材料表面變得光滑。圖 3則通過輻照前後材料的質量損失進一步證明了石墨烯作為添加劑可提高復合材料的抗原子氧剝蝕性能，石墨烯添加量為1 wt%時，經地面原子氧效應模擬設施進行原子氧輻照後，復合材料質量損失較純醋酸纖維素降低了(59±7)%，從而顯著改善醋酸纖維素抗原子氧腐蝕性。結合圖 2、圖 3可看出，在一定范圍內隨著石墨烯添加量的增加，復合材料的抗原子氧剝蝕性能也隨之提高。

圖 3 純CA和不同Gr含量的Gr/CA復合材料的質量損失[15]Figure 3 Mass loss of pure CA and Gr/CA composites with different Gr content[15]

圖選項

張雯[16]也通過在環氧樹脂中添加石墨烯，制備出了新型的納米復合材料，並對其進行了原子氧效應地面模擬試驗及抗原子氧剝蝕性能評估，通過分析實驗前後試樣的質量、表面形貌、表面成分，也得出類似結論：相對於純環氧樹脂，加入適量石墨烯的納米復合材料經原子氧試驗後，其質量損失和剝蝕率均下降近50%。SEM照片對比顯示，經原子氧暴露試驗後的石墨烯納米復合材料表面只是稍有變化，但未添加石墨烯的純環氧樹脂則在暴露後其表面剝蝕嚴重。經XPS測量分析得，氧含量在石墨烯納米復合材料表面明顯升高，而碳含量卻有所下降，這說明被原子氧氧化後的石墨烯留在了材料表面。
1.2 在太陽能電池中的應用
太陽能電池陣列是航天器能源設備中核心的能量來源。隨著我國航天工業的發展，尤其是近年來深空探測計劃的開展和近空間飛行器的發展，對研發具有高能量密度、高轉化率和空間穩定性能良好的新型太陽能電池提出了更迫切的需要。而石墨稀憑借其特殊的二維平面結構及優異的電學和光學性能，有望助力太陽能電池的發展。目前石墨烯已被應用到太陽能電池的透明電極、受體材料、對電極材料之中，並使太陽電池的性能得到提升。
1.2.1 在透明電極中的應用
對於有機薄膜太陽能電池而言，透明電極是其核心部分。目前使用最多的透明電極材料是氧化銦錫(ITO)，但其成本高，同時銦是稀有金屬，此外ITO里的金屬離子容易自發擴散導致其化學穩定性差，而且不耐酸鹼、質脆、對紅外光譜具有較強的吸收等缺點，這些都限制了其在太陽能電池中的應用。而石墨稀對紅外線具有高透明性可提升光能利用率，還具有超高的電子遷移率及優異的柔韌性和拉伸性，這些潛在的優勢使其可以作為透明薄膜電極的理想材料。目前主要是通過氧化石墨烯還原法、石墨烯摻雜法、化學氣相沉積法來制備石墨烯透明電極，同時各種方法均有突破，如：YIN等[17]利用氧化還原法制備的石墨稀柔性透明電極，大幅提高有機薄膜太陽能電池的耐折性能，經大量彎曲實驗後其最高光電轉換效率仍將近0.8%。KASRY等[18]通過對石墨烯進行P型摻雜，得到透光率達80%，方電阻為90 Ω/□的薄層石墨烯。WANG等人[19]用化學氣相沉積法制備了石墨烯薄膜，利用轉移法獲得石墨烯透明電極，石墨烯薄膜透光性極佳，薄膜面電阻很小，同等條件下石墨烯薄膜電池光電轉化效率接近基於ITO的器件效率。
1.2.2 在受體材料中的應用
石墨烯具有良好的電學性能，其超高的載流子遷移率和二維結構非常適合作為太陽能電池中的受體材料，而且在加工時易和給體材料相分離，最終形成給體受體互穿的納米網路結構。有研究顯示，石墨烯做為有機太陽能電池的受體材料，可將單層疊層電池效率分別提高至12%和24%[20]。而目前在有機太陽能電池中應用最為廣泛的受體材料主要是富勒烯及其衍生物，其中6, 6-苯基C61丁酸甲酯(PCBM)性能最為優異，使用也最為廣泛，但存在很多問題，如P3HT:PCBM(C60) 材料雖能使有機太陽能電池激子分離問題得以解決，但聚合物材料的無序性仍存在，C60材料中的電子載流子只能在其特有的球形結構中採取跳躍式傳輸，易產生電荷傳輸路徑缺陷[21]，同時效率也較無機材料器件差。而石墨稀可和有機聚合物材料復合形成大的受體界面，如將傳統受體材料C60接枝到石墨烯表面，不但可以在提高激子的擴散速率和載流子遷移率的同時消除由電荷路徑被破壞導致的二次聚集，還能使電導率進一步提高。劉智勇[22]在P3HT:PCBM中摻雜氧化石墨烯後，器件短路電流和光電轉換效率顯著提高。YU等[23]通過接枝的方法獲得了C60-石墨烯雜化材料，並以其作為太陽能電池的受體材料，器件效率可達1.22%。此外LI等[24]使用石墨烯量子點作為異質結太陽能電池受體材料，使得器件效率達1.28%。
1.2.3 在對電極材料中的應用
染料敏化太陽能電池(DSSC)因其生產工藝簡單、成本低、較高的轉換效率成為備受矚目的下一代光伏產品，而石墨烯則由於其出色的電學性能被應用到DSSC的對電極材料中，可使DSSC電池的光電轉換效率有明顯提高。LI等人[25]通過在石墨烯表麵包裹聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的方法阻止石墨烯聚集制備得到分散均勻的石墨烯對電極，同時PVP和石墨烯形成酯鍵(—C—O—OC—)使得這種石墨烯對電極具有很高的電化學催化活性，利用這種石墨烯對電極制備的染料敏化太陽能電池擁有高達3.01%的整體轉換效率，為今後染料敏化太陽能電池的發展提供了新的思路。
1.3 作為空間潤滑添加劑的應用
潤滑添加劑不但可以改善現有潤滑劑潤滑效果，也可以補充潤滑劑本身不具備的性能。而石墨烯則是重要的固體潤滑劑石墨的基本組成單元，具有超高的拉伸強度和熱傳導率、低的剪切應力、大的比表面積、優異的層間滑動摩擦性和表面滑動摩擦性[26-28]，另外石墨烯在極端環境下具有良好的穩定性。所以石墨烯非常適用於高真空、原子氧和紫外輻照環境下的潤滑添加劑。
石墨烯潤滑添加劑改善潤滑性能的機理[29]歸納如下:(1) 二維平面結構使石墨烯極易進入摩擦副之間的接觸面形成物理吸附膜，從而增強潤滑效果，減小摩擦；(2) 繼續反復摩擦使物理吸附膜的完整性被破壞，失去連續性的石墨烯潤滑薄膜、液體潤滑劑在摩擦副的高溫表面發生化學反應形成了新的薄膜，提高了潤滑材料的承載抗磨能力。
目前已有科研人員基於石墨烯潤滑添加劑增強效應原理，在傳統空間潤滑劑中添加石墨烯獲得高承載力和低摩擦因數的復合空間潤滑材料。如蒲吉斌、薛群基[30-31]團隊已發展了應用於空間環境的新型(DLC/IL/Gr)類金剛石/離子液體/石墨烯復合潤滑材料。圖 4是石墨烯濃度分別為0、25、50、75、10和125 mg/L的均勻離子液體/石墨烯溶液的照片，對應標記為IL0、IL1、IL2、IL3、IL4、IL5。

圖 4 不同石墨烯濃度的石墨烯分散離子液體潤滑劑照片[31]Figure 4 Photographs of graphene dispersed ionic liquid lubricantswith different graphene concent ratios[31]

圖選項

蒲吉斌團隊首先在氬氣/甲烷氣氛中利用非平衡磁控濺射的方法在不銹鋼基體表面上沉積一層厚度約為2 μm的類金剛石薄膜，然後將(I L/Gr)液體通過旋轉塗覆的方式在類金剛石薄膜上形成厚度在0.5~2.0 μm的液體膜，如圖 5所示。當液體中石墨烯含量為75 mg/L時，所制備的復合空間潤滑材料(DLC/IL/Gr)的減摩抗磨能力顯著提高，磨損率極低，摩擦因數也只有0.037，試驗同時發現復合潤滑材料的平均摩擦因數和磨損率隨石墨烯含量的增加呈現出先降低後增加的趨勢，這是因為只有類金剛石離子液體基礎潤滑油工作時，處於干摩擦與薄膜潤滑同時存在的臨界狀態，故摩擦因數較大。當有適量的石墨烯加入時，薄膜潤滑佔主導，所以摩擦因數降低。但隨著石墨烯的加入量繼續增加時，石墨烯之間發生纏結團聚，形成研磨劑，石墨烯間的干摩擦占據主導地位，使摩擦因數不斷上升增加摩擦副的磨損。

圖 5 平均摩擦因素以及磨損率隨石墨烯含量的變化Figure 5 Average friction coefficient of the composite coatings and disc wear rates with different graphene concent

圖選項

另外該團隊最重要的發現是這種石墨烯復合空間潤滑材料在原子氧、紫外輻照綜合空間環境下依然表現出優異的摩擦磨損性能。圖 6是在高真空條件下，不同石墨烯含量的復合潤滑材料(IL0, IL3, IL4) 經原子氧和紫外輻照前後的摩擦因數曲線和磨損率圖表[31]。對比圖 6(a)和(b)可明顯觀察到，雖然經原子氧和紫外線輻照後各組復合空間潤滑材料的摩擦因數和磨損率均大幅增大，但經過原子氧和紫外輻照後的復合潤滑材料IL3(石墨烯含量為75 mg /L)樣品，其摩擦因數依然低於未經過原子氧和紫外輻照的IL0(離子液體中不含石墨烯)樣品的摩擦因數。此外對比經原子氧和紫外線輻照後的復合潤滑材料IL3和IL0的磨損率變化，可從圖 6(d)中明顯看出IL3的磨損率明顯小於IL0的磨損率。以上這些均表明添加適量的石墨烯可以有效提高空間潤滑材料的抗原子氧和抗紫外輻照性能，為空間潤滑材料的發展提供了新思路。

圖 6 高真空條件下經原子氧和紫外線輻照前後類金剛石/離子液體/石墨烯復合材料的摩擦學性能的比較Figure 6 Comparison of the tribological behaviors of the combination of DLC/IL/graphene before and after AO and UV irradiation with high vacuum conditions

『肆』 環氧樹脂/石墨烯復合材料怎麼制備

環氧樹脂/石墨烯復合材料怎麼制備
一種石墨烯/環氧樹脂復合材料的制備方回法，答它涉及環氧樹脂復合材料的制備方法。本發明的目的是要解決現有環氧樹脂存在脆性大、抗沖擊性差和易發生開裂現象的問題。步驟：一、化學氧化法制備石墨烯；二、石墨烯在環氧樹脂中的分散；三、復合。優點：一、本發明制備方法簡單，採用乙醇作為溶劑，避免使用有機溶劑，更加環保，而且乙醇易揮發易排除，對石墨烯/環氧樹脂復合材料的制備不產生影響；二、與純環氧樹脂相比，本發明制備的石墨烯/環氧樹脂復合材料拉伸強度提高了34.9％～124.8％，沖擊強度提高了15.4％～105.1％，玻璃化轉變溫度提高了5℃～19℃。本發明可獲得一種石墨烯/環氧樹脂復合材料的制備方法。

『伍』 納米材料氧化石墨烯，材料合成基礎知識

Nano：納米；Fe3O4:四氧化來三鐵；GO：氧化石墨源烯；PS：聚苯乙烯
即：由納米四氧化三鐵、氧化石墨烯及聚苯乙烯組成的三元復合材料
Magnetic Fe3O4-graphene oxide/polystyrene：磁性 XXX 鐵氧體材料

『陸』 為什麼聚氨酯/石墨烯納米復合材料的拉伸強度和斷裂伸長率同時提高

這個東西要看你做什麼了，具體要根據文獻來看，不過比例也要不斷調試

『柒』 幾種無機納米粒子/（氧化）石墨烯復合材料的制備及性能研究

論文英文摘要 石抄墨烯,這一由襲單層碳原子緊密堆積成的二維蜂窩狀晶格結構的碳質材料,自2004年發現以來,因具有優異的電學、熱學、光學和力學性能,受到廣大科研工作者的極大關注。近年來,石墨烯復合材料的研究已成為人們關注的焦點。本論文主要以氧化石墨為前驅體,通過靜電吸引機制和金屬離子結合制備出了多種金屬氧化物和金屬氫氧化物／(氧化)石墨烯復合材料。對這些復合物進行了相關的表徵,並且研究了他們的光催化和電化學等性質。主要內容如下： 1.利用氧化石墨在溶液中超聲剝離容易形成帶負電的氧化石墨烯這一特性,通過與鋅金屬離子結合,在水-乙醇介質中採用快速沉澱法成功將ZnO納米粒子與氧化石墨烯復合,獲得了ZnO/氧化石墨烯納米復合物(GO-ZnO)。在對亞甲基藍的光催化降解實驗中,發現GO-ZnO納米復合物光催化降解效果良好,降解量達92%。 2.以氧化石墨為前驅體,在乙二醇介質中採用溶劑熱法一步成功合成了石墨烯負載氧化鋅納米復合物。在ZnO納米晶原位成核生長的同時,反應體系中的溶劑乙二醇同時充當還原劑,在高溫條件下將氧化石墨烯還原,去除其表面的大量含氧基團,從而形成氧化鋅-石墨烯納米復合物。

『捌』 石墨烯碳納米管復合材料的優點有哪些

碳納米管具有高模量和高強度。
碳納米管具有良好的力學性能，CNTs抗拉強度達到50～200GPa,是鋼的回100倍,密度卻只有鋼的1/6，至少比常規石墨纖維高一個數量級；它的彈性模量可達1TPa，與金剛石的彈性模量相當，約為鋼的5倍。對於具有理想結構的單層壁的碳納米管，其抗拉強度約800GPa。碳答納米管的結構雖然與高分子材料的結構相似，但其結構卻比高分子材料穩定得多。碳納米管是目前可制備出的具有最高比強度的材料。若將以其他工程材料為基體與碳納米管製成復合材料, 可使復合材料表現出良好的強度、彈性、抗疲勞性及各向同性，給復合材料的性能帶來極大的改善。
碳納米管的硬度與金剛石相當，卻擁有良好的柔韌性，可以拉伸。在工業上常用的增強型纖維中，決定強度的一個關鍵因素是長徑比，即長度和直徑之比。材料工程師希望得到的長徑比至少是20:1，而碳納米管的長徑比一般在1000:1以上，是理想的高強度纖維材料。2000年10月，美國賓州州立大學的研究人員稱，碳納米管的強度比同體積鋼的強度高100倍，重量卻只有後者的1/6到1/7。碳納米管因而被稱「超級纖維」。

『玖』 納米復合材料分哪幾種類型

納米復合材料大致包括三種類型 ：納米微粒與納米微粒復合（0-0復合），納米微粒與常規塊體復合（0-3復合）及復合納米薄膜(0-2復合)。此外，有人把納米層狀結構也歸結為納米材料，由不同材質構成的多層膜也稱為納米復合材料。這一類材料在性能上比傳統材料也有極大改善，已在有些方面獲得了應用。

(1)復合塗層材料:市場上大力宣傳的「納米洗衣機」、「納米冰箱」等，實際上是採用了納米塗層材料，這種材料具有高強、高韌、高硬度的特點，在材料表面防護和改性上有著廣泛的應用前景。如MoSi2/SiC復合納米塗層，經500℃,1小時熱處理，塗層硬度可達20.8Gpa，比碳鋼提高了幾十倍。

(2)超塑性陶瓷:用粒徑30nm的被Y2O3穩定化的四方ZrO2，並加入20% Al2O3，製成的陶瓷材延伸率可達200%，具有超塑性。甚至有人做到了延伸率800% 。這是由於納米材料燒結溫度低，燒結過程中速度快和有良好的界面延展性。

(3)高分子基納米復合材料:將經高能球磨製成的納米晶FexCu100-x粉體與環氧樹脂混合製成了具有極高硬度的類金剛石刀片。日本松下電器公司已研製成功樹脂基納米氧化物復合材料，其靜電屏蔽性能優於常規樹脂基碳黑復合材料，而且可以根據氧化物類型改變顏色，在電器外殼塗料方面有廣闊的應用前景。利用納米TiO2粉體的紫外吸收特性可以制防曬膏和化妝品。

(4)磁性材料:由納米四方Fe14Nd2B顆粒和10~15nm 的α-Fe粒子組成的復合材料具有高的矯頑力和高的剩餘磁化強度。高矯頑力來源於Fe14Nd2B相很強的磁－晶各向異性和納米粒子的單磁疇特性。

(5)光學材料:純的Al2O3和純的Fe2O3納米材料在可見光范圍是不發光的，但如果把納米Al2O3和納米Fe2O3摻和到一起 ，獲得的納米粉體或塊體在可見光范圍藍綠光波段出現了一個較寬的光致發光帶，發光的原因是Fe3+離子在納米復合材料中所提供的大量低有序度界面所致。

(6)仿生材料:研究表明，動物的骨骼是由膠質的基體與納米或亞微米的羥基磷灰石組成的一種復合體。納米或亞微米的羥基磷灰石起增強作用。科學家們已按照這樣的思路在實驗室中製造出了人造骨。以上只列舉了一些簡單的例子，目前納米復合材料的研究仍方興未艾。

『拾』 氧化石墨烯復合材料掃描電鏡顯示不出石墨烯是什麼原因

1，掃描電鏡看的是樣品的局部區域，可能你看到的樣品區域剛好就沒有石墨烯。
2，你的樣品為符合才能，可能在復合材料制備過程中，石墨烯的結構已經被破壞，所以看不到。
3，復合材料中的石墨烯含量本身就極少，需要在SEM下找很多區域，也許能看到。
．基於石墨烯的納米復合材料在能量儲存、液晶器件、電子器件、生物材料、感測材料和催化劑載體等領域展現出許多優良性能，具有廣闊的應用前景．目前研究的石墨烯復合材料主要有石墨烯/聚合物復合材料和石墨烯/無機物復合材料兩類，其制備方法主要有共混法、溶膠-凝膠法、插層法和原位聚合法.本文將對石墨烯的納米復合材料及其性能等方面進行簡要的綜述．

一、基於石墨烯的復合物
利用石墨烯優良的特性與其它材料復合可賦予材料優異的性質．如利用石墨烯較強的機械性能，將其添加到高分子中，可以提高高分子材料的機械性能和導電性能；以石墨烯為載體負載納米粒子，可以提高這些粒子在催化、感測器、超級電容器等領域中的應用．

1.1 石墨烯與高聚物的復合物
功能化後的石墨烯具有很好的溶液穩定性，適用於制備高性能聚合物復合材料．根據實驗研究，如用異氰酸酯改性後的氧化石墨烯分散到聚苯乙烯中，還原處理後就可以得到石墨烯-聚苯乙烯高分子復合物．該復合物具有很好的導電性，添加體積分數為1%的石墨烯時，常溫下該復合物的導電率可達0.1S/M，可在導電材料方面得到的應用．
添加石墨烯還可顯著影響高聚物的其它性能，如玻璃化轉變溫度(Tg)、力學和電學性能等．例如在聚丙稀腈中添加質量分數約1%的功能化石墨烯，可使其Tg提高40℃．在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）中僅添加質量分數0.05%的石墨烯就可以將其Tg提高近30℃．添加石墨烯的PMMA比添加膨脹石墨和碳納米管的PMMA具有更高的強度、模量以及導電率．在聚乙烯醇（PVA）和PMMA中添加質量分數0.6%的功能化石墨烯後，其彈性模量和硬度有明顯的增加．在聚苯胺中添加適量的氧化石墨烯所獲得的聚苯胺-氧化石墨烯復合物的電容量（531F/g）比聚苯胺本身的電容量（約為216F/g）大1倍多，且具有較大的拉伸強度（12.6MPa）．這些性能為石墨烯-聚苯胺復合物在超級電容器方面的應用創造了條件．