石墨烯聚合物復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀及前景論文(已修改)
2025-07-04 16:10 本頁面
【正文】 石墨烯/聚合物復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀及前景皖西學(xué)院材料1102班：2011010373張帥 2011010355施含 、2011010347陸瑞瑞 、2011010611蔡虹 、 2011010364謝偏 、 2011010336馮帆 摘要：石墨烯是2004年問世的一種具有單原子厚度的二維蜂窩狀晶體結(jié)構(gòu)的新型納米材料，其特殊的結(jié)構(gòu)賦予了它許多新奇的物理性質(zhì)，如優(yōu)異的力學(xué)性能，良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，和極佳的復(fù)合材料增強(qiáng)性能，石墨烯作為納米增強(qiáng)組分, 少量添加可以使聚合物的熱學(xué)、力學(xué)、電學(xué)等物理性能得到大幅地提高。因此其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，受到廣大學(xué)者科學(xué)家的重視。本文主要介紹聚合物復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)，石墨烯結(jié)構(gòu)和界面，石墨烯/聚合物復(fù)合材料的實現(xiàn)和應(yīng)用以及對未來發(fā)展前景的展望。(1117)關(guān)鍵詞：石墨烯、聚合物復(fù)合材料、界面相容性、材料改性、力學(xué)性能、電學(xué)性能、熱學(xué)性能，應(yīng)用。Present situation and prospect in Graphene/polymer posites.Zhang Shuai Shi Han 、 Lu Ruirui、 Cai Hong 、Xie Pian Feng FanAbstract: Graphene discovered in 2004 is a atomic twodimensional(2D) nanomaterials. Due to its unusual molecular structure ,graphene shows many novels ,unique physical and chemical properties ,such as excellent electric conductivity ,thermal conductivity ,thermal as nano enhanced ponents, a small amount of added can make polymer thermal, mechanical, electrical and other physical properties are improved its application field widely, have drawn the attention of the many scholars paper mainly introduces the interface structure of polymer posite materials, graphene structure and interface, implementation and application of graphene/polymer posites as well as on the outlook for the future development prospect.Key words: Graphene,Polymer posite materials Material modification、Mechanical properties、Electrical performance、Thermal properties、application.一：石墨烯/聚合物的研究現(xiàn)狀自年石墨烯發(fā)現(xiàn)以來，石墨烯的研究成果層出不窮，其中包括，生活領(lǐng)域，醫(yī)用領(lǐng)域，電化學(xué)領(lǐng)域等。但其中也只是僅僅在實驗室研究萌芽之中，具體的應(yīng)用以及工廠化生產(chǎn)等等還要等待有關(guān)理論的進(jìn)一步發(fā)展。因此，對于石墨烯的性質(zhì)的更深層次的了解是必不可少的。石墨烯是ｓｐ２雜化的碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的炭材料，這是目前世界上最薄的即單原子厚度的材料，并且有著許多潛在的應(yīng)用。｛15｝石墨烯具有優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)性能：強(qiáng)度達(dá)１３０ＧＰａ，比鋼高１００倍，是 目 前 強(qiáng) 度 最 高 的 材 料；熱 導(dǎo) 率 可 達(dá)５００0Ｗｍ－１Ｋ－１，是金剛石的３倍；石墨烯載流子遷移率高達(dá)１５０００ｃｍ２Ｖ－１Ｓ－１，是商用硅片的１０倍 以 上。石 墨 烯 還 有 超 大 的 比 表 面 積（２６３０ｍ２／ｇ）室溫量子霍爾效應(yīng)和良好的鐵磁性，是目前已知的在常溫下導(dǎo)電性能最好的材料，電子在其中的運動速度遠(yuǎn)超過一般導(dǎo)體，達(dá)到了光速的１／３００。由于石墨烯具有上述優(yōu)異的性能，有望在微電子、能源、信息、材料和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域具有重大的應(yīng)用空間。石墨烯是碳原子緊密堆積成單層二維窩狀晶格結(jié)構(gòu)的碳質(zhì)材料，它可看做是構(gòu)建其他維數(shù)碳質(zhì)材料（如零維富勒烯、一維納米碳管、三維石墨）的基本單元二維層狀（a）二維片狀（b）（圖１）。１９４０年就有理論指出石墨烯是石墨的組成單元，但自由態(tài)的二維晶體結(jié)構(gòu)一直被認(rèn)為其熱力學(xué)性能是不穩(wěn)定的，不能在普通環(huán)境中獨立存在。直到２００４年，曼徹斯特大學(xué)Ｇｅｉｍ等從石墨上剝下少量石墨烯單片并研究其電學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)其具有特殊的電子特性以及優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)和磁學(xué)性能，從而掀起了石墨烯應(yīng)用研究的熱潮。｛13｝①：熱性能石墨烯具有出色的熱穩(wěn)定性。一般說來，單質(zhì)的熱穩(wěn)定性與構(gòu)成單質(zhì)的化學(xué)鍵牢固程度成正比。石墨烯正是由于其中鍵能非常強(qiáng)的碳六元環(huán)的存在，使得其熱穩(wěn)定性在高溫下結(jié)構(gòu)應(yīng)該是
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