功能化纳米石墨烯片/PP-PP-g-MAH复合材料的制备与表征

采用溶液共混法制备了乙二胺功能化石墨烯片/聚丙烯-马来酸酐接枝聚丙烯(GS-EDA/PP-PP-gMAH)复合材料。利用FTIR、XRD、DSC、SEM和拉伸等表征手段对氧化石墨(GO)、GS-EDA及复合材料的结构和性能进行表征。研究结果表明:乙二胺(EDA)成功接枝到石墨烯片(GS)的表面上;在共混过程中,GS-EDA与PP-g-MAH之间产生了强烈的氢键作用,使GS-EDA均匀分散于基体中。DSC测试表明:GS-EDA的加入使GS-EDA/PP-PP-g-MAH复合材料的结晶峰向高温方向移动。随着GS-EDA加入量的增大,GS-EDA/PP-PP-gMAH复合材料的拉伸强度呈先升后降的趋势。当加入质量分数为0.5%的GS-EDA时,复合材料的拉伸强度达到最大,较纯PP-PP-g-MAH的增加了24.7%,较PP的增加了17.5%。SEM观察表明:加入少量的GS-EDA时,GS-EDA能均匀分散于基体中,但加入过多的GS-EDA将引起团聚。     

石墨烯/聚酰亚胺复合材料的力学和摩擦学性能

采用氧化石墨烯还原法制备了石墨烯,通过溶液共混法制备了石墨烯增强聚酰亚胺复合材料;研究了石墨烯/聚酰亚胺复合材料的力学和摩擦学性能及摩擦学作用机制。结果表明,随着石墨烯含量增加,复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和硬度均呈先上升后下降的趋势,而冲击强度呈先升高而后降低,再升高的趋势。当添加1.0%(质量分数)的石墨烯时,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率达到最大值,分别比纯聚酰亚胺提高了149%和652%。石墨烯的加入显著降低了聚酰亚胺复合材料的摩擦系数和磨损率;随石墨烯含量增加,复合材料的磨损率先下降后上升,而摩擦系数先显著降低,尔后平缓减小。随载荷增加,复合材料的磨损率呈平缓下降的趋势;而随滑动速率增加,磨损率呈上升趋势。石墨烯增强的聚酰亚胺复合材料的磨损机理为粘着磨损。     

高阻隔胺基化氧化石墨烯/等规聚丙烯纳米复合材料

通过溶液法制备了均匀分散的十二烷基胺功能化氧化石墨烯(DA-GO)/等规聚丙烯(iPP)纳米复合材料。热重分析及X射线衍射研究表明,DA分子链通过与环氧基团进行亲核取代而成功接枝在GO表面。复合材料断口扫描电镜和透射电镜照片显示DA-GO能以剥离的方式均匀分散于iPP基体中。差示扫描量热分析结果表明,DA-GO对iPP有明显的结晶诱导作用。均匀分散于iPP基体中的DA-GO片层能有效提高复合膜的气体阻隔性能,当DA-GO质量分数为0.5%时,纳米复合薄膜的透氧系数从纯iPP的7.42×10-14 cm3cm/(cm2·s·Pa)降低到2.68×10-14 cm3cm/(cm2·s·Pa),阻氧性能提高了177%。     

还原氧化石墨烯/天然橡胶-丁腈橡胶复合材料的制备与性能

采用水合肼还原氧化石墨烯（GO）制备了还原氧化石墨烯（RGO）,以RGO作为分散介质加入到天然橡胶（NR）和丁腈橡胶（NBR）基体中,通过乳液共混法制备了RGO/NR-NBR复合材料。采用FTIR、Raman、XRD及SEM等手段表征了RGO的结构和形貌,测试结果表明,水合肼还原GO效果较好,基本除去含氧官能团,同时RGO还保留了GO的片层结构。RGO/NR-NBR复合材料的SEM测试结果显示,纳米尺寸的RGO均匀分散在橡胶基体中,且复合材料的拉伸断面粗糙程度显著增加。RGO/NR-NBR复合材料的硫化性能测试结果表明,随RGO的含量增加,复合材料的交联密度、最大扭矩及扭矩差均增大。RGO/NR-NBR复合材料的力学性能随RGO含量的增加而提高,当RGO含量为3.0%时,材料的拉伸强度、100%定伸强度和邵氏硬度分别提高了65.7%、90.3%和21.1%,断裂伸长率降低了13.1%。     

石墨烯均匀分散问题研究进展

具有优良性能的石墨烯常被作为增强体加入基体材料中以改进其性能。研究发现,石墨烯增强复合材料的性质在很大程度上取决于石墨烯在基体中的均匀分散程度。而石墨烯增强体在基体中的均匀分散问题一直是研究的难点,这就限制了石墨烯增强复合材料性能的提升及其开发应用。总结了石墨烯在基体中均匀分散方法的研究进展,并展望了其研究方向及发展趋势。     

石墨烯/超高分子量聚乙烯复合材料的导电性能

采用氧化还原法制备了石墨烯(GNS),用X射线衍射(XRD)、红外光谱、透射电子显微镜对所得GNS进行了分析和表征。采用溶液混合、超声波分散的方法,制备了GNS/超高分子量聚乙烯(UHMWPE)导电复合材料,研究了材料的导电渗流行为和阻-温特性。结果表明,溶液混合法可使GNS较好地分散于UHMWPE基体中,复合材料表现出典型的导电渗流行为,其渗流阈值为3.6%(质量分数)。在大于渗流阈值的情况下,复合材料的正温度系数效应(PTC)强度随GNS含量的增加而提高;热循环使得复合材料的PTC强度有所降低。     

石墨烯负载纳米镍磁性材料的制备及性能测试

用Hummers法制备了氧化石墨烯,将其在氯化镍溶液中分散均匀,采用水合肼还原氧化石墨烯和镍离子,制备出石墨烯负载纳米镍磁性复合材料。采用FTIR、XRD、SEM、Raman和VSM观察分析了氧化、还原过程中样品的结构演变及静态磁性能,结果表明,氧化石墨烯表面含有大量氧化基团,其晶间距较鳞片石墨大,并呈现出非晶特征。还原后纳米镍颗粒分布在石墨烯表面和层间,当镍添加量从10%(w)增加至50%时,复合材料的饱和磁化强度从0升高至50 emu/g,矫顽力从25 Oe升高至205 Oe。     

石墨烯-聚(苯乙烯-co-丙烯酸丁酯)复合材料的力学及形状回复性能

采用Hummers氧化法制备氧化石墨烯,再以水合肼为还原剂制得石墨烯。用异氰酸酯处理石墨烯以对其进行改性。以苯乙烯和丙烯酸丁酯作为形状记忆聚合物的共聚单体,将石墨烯和经异氰酸酯处理的石墨烯分别加入单体溶液中,采用自由基聚合的方法获得了不同石墨烯含量的石墨烯-聚(苯乙烯-co-丙烯酸丁酯)形状记忆复合材料。DMA、力学性能测试表明,掺杂石墨烯或经异氰酸酯处理的石墨烯后,形状记忆聚合物的储能模量和玻璃化转变温度均降低;随石墨烯含量的增加,复合材料的拉伸模量降低;在相同温度下,用经异氰酸酯处理的石墨烯制得的复合材料的形状回复能力普遍大于用相同含量的未处理石墨烯制得的复合材料。     

氧化石墨烯-酚醛树脂薄膜的制备及性能研究

采用化学分散法大量制备氧化石墨烯,并采用直接共混法制备氧化石墨烯/酚醛树脂纳米复合材料.通过AFM、SEM、FT-IR、TG等对其进行表征,结果表明,氧化石墨烯完全剥离,并在基体中分散均匀,而且两者界面相容性好,提高了复合材料的热稳定性.通过高温热处理使复合材料薄膜在兼顾形貌的同时实现导电,当氧化石墨烯含量为2%(质量分数)时,其导电率为96.23S/cm.     

石墨烯的改性及其环氧树脂基复合材料的摩擦磨损性能

以硅烷偶联剂KH560为表面活性剂对石墨烯进行表面改性,以改性石墨烯为增强体,环氧树脂为基体制备了改性石墨烯/环氧树脂复合材料,研究了改性石墨烯含量、载荷对复合材料的摩擦磨损性能的影响。结果表明,硅烷偶联剂KH560成功嫁接至石墨烯表面;改性石墨烯降低了环氧树脂的磨损量和摩擦系数,且改性石墨烯/环氧树脂复合材料的磨损量和摩擦系数随改性石墨烯含量增加均减小,当载荷为150 N、改性石墨烯含量为0.5%时,复合材料的磨损量和摩擦系数分别降低了44.9%和17.4%;随着载荷增加,改性石墨烯/环氧树脂复合材料的磨损量和摩擦系数均减小;低载荷下,纯环氧树脂及改性石墨烯/环氧树脂复合材料的磨损形式主要为疲劳磨损,改性石墨烯能抑制微裂纹的产生及扩展;载荷增加后,纯环氧树脂及改性石墨烯/环氧树脂复合材料的磨损形式主要为磨粒磨损,且复合材料磨损表面的犁沟相对较少。     

石墨烯/聚酰亚胺复合石墨纤维的结构与性能

采用干湿法纺丝工艺制备氧化石墨烯/聚酰亚胺复合纤维,然后将复合纤维进行炭化和石墨化处理得到石墨烯/聚酰亚胺复合碳纤维及石墨纤维。对复合碳纤维进行热重分析、Raman、力学性能、传导性能、形貌等测试分析。结果表明,氧化石墨烯添加量为0.3%(质量分数,下同)的复合纤维的耐热性能最佳;氧化石墨烯的加入,使石墨烯/聚酰亚胺复合碳纤维的力学性能和传导性能明显提高,石墨化程度增加。当复合碳纤维2800℃石墨化后,氧化石墨烯含量增加到2.0%时,复合石墨纤维的热导率达到435.57 W·m-1·K-1,结构更加致密。     

Characterization and mechanical properties of electrospun cellulose acetate/graphene oxide composite nanofibers

Graphene oxide incorporated cellulose acetate composite nanofibers were prepared via an electrospinning technique. The weight percentage of graphene oxide varied from 0.05 to 1.5 wt.% in the polymer solution. The morphologies and crystal structures of the resultant composite nanofibers were investigated by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. The specific interaction was demonstrated by Fourier-transform infrared spectroscopy. Tensile test was performed to measure the mechanical properties of the prepared cellulose acetate/graphene oxide composite nanofibers. 1.5 wt.% cellulose acetate/graphene oxide composite nanofibers showed the highest tensile strength and Young's modulus.     

氧化石墨烯/壳聚糖生物复合材料的制备及应用研究进展

氧化石墨烯/壳聚糖复合材料是近几年发展的一种新型生物复合材料,具有独特的力学性能、吸附性能、电化学性能以及抗菌性能等。本文综述了近几年来氧化石墨烯/壳聚糖复合材料的研究进展,简单介绍了该复合材料的制备方法,详细阐述了该复合材料在高机械强度材料、废水处理、电化学传感器、生物医学材料等领域的应用研究,最后对氧化石墨烯/壳聚糖复合材料在低成本、大规模制备,复合材料的结构性质以及在新领域的应用等方面进行了展望。     

氧化石墨烯含量对复合水凝胶性能的影响

目的研究氧化石墨烯含量对氧化石墨烯/聚乙烯醇/聚丙烯酸复合水凝胶性能的影响。方法将氧化石墨烯作为物理交联剂,改变氧化石墨烯的相对含量,制备氧化石墨烯/聚乙烯醇/聚丙烯酸复合水凝胶,并分析其结构、热稳定性、力学、平衡溶胀比和弹性恢复能力。结果氧化石墨烯的含氧官能团与聚乙烯醇的-OH、聚丙烯酸的-COOH以氢键结合,增加氧化石墨烯相对含量可使复合水凝胶的热稳定性和力学性能得到増强,平衡溶胀比减小。结论在试验参数范围内,制得的氧化石墨烯/聚乙烯醇/聚丙烯酸复合水凝胶具有优异的热稳定性、力学性能和弹性恢复能力。     

Grafting of chitosan Schiff base on graphene oxide and its characterization

In order to enhance the modification effect, and graphene oxide was also reported could be efficiently modified via covalent attachment. Herein, chitosan Schiff base was chosen to grafting on the surface of graphene oxide. Firstly, chitosan and parahydroxybenzaldehyde were used as raw materials to synthesizing chitosan Schiff base, which was abbreviated as CSb. Secondly, modified graphene oxide with CSb, and chitosan Schiff base moieties were grafted on the surface of graphene oxide, we called it SGO at here. The chemical structure of CSb and SGO were characterized by FT-IR, respectively. The XPS results confirmed that there was 2% nitrogen, 24% oxygen, and 74% carbon existed on the surface of SGO. The curing behavior of GO was characterized by DSC, there was only one exothermic peak during cure and its temperature was 172°C. After grafted with biological groups, appeared one endothermic peak around 76°C, one exothermic peak at 212°C during the cure of SGO. The thermal stability was studied by TGA. The results demonstrated that the thermal stability of SGO improved after modification and obtained 36.4% char yield at 800°C. The fractures properties of SGO were also characterized by FESEM in this paper.     

氧化石墨烯复合材料吸附铀的研究进展

氧化石墨烯由于具有超大的比表面积、高强度和化学稳定性好等优点,其在环保领域作为含铀废水吸附材料的应用潜能备受关注。本文综述了近年来石墨烯基复合材料吸附水溶液中铀的研究现状及进展,介绍了石墨烯基复合材料对铀的吸附性能,分析了溶液pH值、温度、离子强度、接触时间和吸附剂用量等因素对吸附效果影响的原理,阐述了通过表面络合模型,光谱分析和理论计算等方法探讨氧化石墨烯复合材料的微观形貌结构与铀吸附效果之间的内在联系,最后研究了氧化石墨烯复合材料吸附铀研究中面临的挑战,对石墨烯材料与轴的相互作用机理及其在环保方面的开发应用进行了展望。     

石墨烯负载铜增强铜基块体复合材料的制备及其性能

石墨烯具有独特的二维结构及性能已成为金属基复合材料制备过程中理想的增强相备选材料之一。而铜因具有良好的导热性、导电性和化学稳定性已被广泛应用到电子产品中,但其存在机械强度低、硬度低等缺点成为其应用亟需解决的瓶颈问题。目前,将石墨烯和铜基材料进行结合,虽然在一定程度上可以改善铜基材料的的综合性能。但由于石墨烯易产生团聚,石墨烯与铜之间的润湿性差,使其两者难以形成良好的界面结合,进而导致复合材料的性能变差。因此,为了解决上述问题,本文通过化学还原法在石墨烯上负载铜粒子对石墨烯进行改性处理,成功制备了石墨烯负载铜复合粉体(Cu-rGO),并将其作为增强相,与纳米铜粉混合,运用放电等离子烧结(SPS)工艺制备了石墨烯负载铜增强铜基块体复合材料(Cu-rGO/Cu),研究Cu-rGO复合粉体含量对铜基体组织和性能的影响。研究发现,在50 mg氧化石墨烯(GO)和200 mg硫酸铜(CuSO4·5H2O)时,获得Cu-rGO复合粉体中还原氧化石墨烯较薄且分布均匀。同时结合TEM结构分析发现铜基体与增强相接触界面紧密,且增强相的引入可以有效地细化块体复合材料的晶粒。另外,随着增强相含量的递增,硬度呈...     

Specific Capacitance and Cyclic Stability of Graphene Based Metal/Metal Oxide Nanocomposites:A Review

Graphene has become a worldwide admired material among researchers and scientists equally due to its unique richness in mechanical strength,electrical conductivity,optical and thermal properties.Researchers have explored that the composite materials based on graphene and metal/metal oxide nanostructures possess excellent potential for energy storage technologies.In particular,supercapacitors based on such composite materials have engrossed the extreme interest of researchers for its rapid charging/discharging time,safe operation and longer cyclic constancy.Till now,several fabrication techniques for composite materials and their energy storage applications have been explored.Here,specially,we have concentrated on the hottest research progress for the fabrication of graphene oxide and metal/metal oxide nanocomposites.We also emphasized on the characteristics and properties of supercapacitors fabricated using these composite materials.Moreover,our study is focused on the specific capacitance and cyclic stability of various composites to haul out the most efficient material for supercapacitor applications.     

石墨烯/聚砜酰胺复合薄膜的结构与性能

采用旋涂法将石墨烯和聚砜酰胺（PSA）制成不同石墨烯质量分数的石墨烯/PSA复合薄膜,利用光学显微镜、傅里叶变换红外光谱、表面电阻测试、热失重分析和紫外光谱表征和分析石墨烯/PSA复合薄膜的化学组成、大分子结构、热性能、导电性能、力学性能和抗紫外性能。结果表明:少量的石墨烯可均匀分散于PSA基体中,其加入基本没有改变PSA的化学结构;石墨烯二维纳米材料可作为异相成核剂,有助于提高复合薄膜的结晶度,其加入使复合薄膜的力学性能和热性能也有所提高;当石墨烯质量分数为0.1%时,石墨烯/PSA复合薄膜的表面比电阻由纯PSA薄膜的3.10×1012 Ω迅速降至1.40×106 Ω,随着石墨烯质量分数的增大,石墨烯/PSA复合薄膜的导电性能随之提高。石墨烯对加强复合薄膜对紫外光的吸收和散射、提高其抗紫外线性能有重要作用。      

Effects of functional groups on the graphene sheet for improving the thermomechanical properties of polyurethane nanocomposites

Dispersibility of graphene sheets in polymer matrices and interfacial interaction are challenging for producing graphene-based high performance polymer nanocomposites. In this study, three kinds nanofillers; pristine graphene nanoplatelets (GNPs), graphene oxide (GO), and functionalized graphene sheet (FGS) were used to prepare polyurethane (PU) composite by in-situ polymerization. To evaluate the efficacy of functional groups on the graphene sheets, PU reinforced with GNPs, GO, and FGS were compared through tensile testing and dynamic mechanical thermal analysis. The Young's moduli of 2 wt% GO and FGS based PU nanocomposites were found significantly higher than that of same amount of GNPs loading as an evidence of the effect of functional groups on graphene sheets for the mechanical reinforcement. The strong interaction of FGS with PU was responsible to exhibit notably high modulus (25.8 MPa) of 2 wt% FGS/PU composite than the same amount of GNPs and GO loading even at elevated temperature (100 °C).