石墨烯（graphene）是近幾年來發展起來的一種新型二維無機納米材料，自從其發現以來，石墨烯在化學、物理、材料、電子等各個領域顯示了廣闊的應用前景。尤其是它極高的機械強度，出色的導電和導熱性能，以及豐富的來源（石墨），使其能作為一種理想的無機納米填料來制備聚合物復合材料。但是目前為止，石墨烯材料的大規模制備，以及如何將石墨烯均勻地分散到聚合物基體中并且優化石墨烯與聚合物基體之間的界面作用力一直是科學界及工業界尚待解決的難題。本學位論文圍繞著這些問題，運用了多種新穎的方法實現了對石墨烯以及功能化石墨烯材料的合成，并制備了多種高性能的石墨烯/聚合物復合材料，這些材料在航空、運輸、生物醫藥等方面具有潛在的應用價值。氧化石墨烯還可以應用于鋰電正負極材料的復合、催化劑負載等。常州合成石墨烯復合材料圖片

聚合物的結晶過程會直接影響其加工性能，氧化石墨烯加入到聚合物中可以在復合體系中起到成核劑的作用，有效地改善聚合物的結晶過程。研究人員對聚乳酸（PLLA）/氧化石墨烯納米復合材料進行了非等溫和等溫過程中冷結晶行為的研究64。通過不同升溫速率的差熱分析發現，隨著氧化石墨烯負載量的增加，聚乳酸的結晶峰溫向低溫范圍轉移，這說明聚乳酸的非等溫冷結晶行為有明顯改善，而且氧化石墨烯可***地提高聚乳酸的結晶速率，并使其結晶機理和晶體結構保持不變。云南合成石墨烯復合材料廠家報價氧化石墨烯易于剝離成穩定的氧化石墨烯分散液，易于成膜。

目前鋰離子電池的負極材料以石墨為主，現階段幾乎達到其理論容量值，因此高容量負極材料引起了當前鋰離子電池中的研究熱點。負極材料，應該具有良好的鋰離子和電子傳輸能力。石墨烯表面可以存儲鋰離子，具有高的電子遷移能力。與此同時石墨烯作為負極材料還可以縮短鋰離子的傳輸路徑。Bulusheva等將氧化石墨烯置于濃硫酸中加熱，之后在惰性氣體中進行高溫煅燒得到表面有2-5nm孔的石墨烯，該石墨烯材料具有良好的倍率性能[2]。Jiang等將氧化石墨烯水熱處理后再通過強堿制備得到多孔石墨烯，在0.05C倍率下首圈放電容量可達到2207mAhg-1；在高倍率5C下容量可達到220mAhg-1[3]。華南理工大學的Lian等[4]將氧化石墨烯置于高溫煅燒爐中在惰性氣體的保護下還原得到層數少、缺陷少、雜質少的高質量石墨烯，并將其用作鋰離子電池負極材料。

在橡膠類體系中，需要同時兼顧材料的強度與韌性，因此對GO的分散性和GO與橡膠基體間的相互作用要求更高。主要通過將GO與橡膠分子交聯，或對GO改性，增強其對橡膠分子的親和性來實現47,48。Liu等42以極性XNBR為載體，將GO轉移到SBR基體中。GO懸浮液與XNBR膠乳混合，然后將其加入到SBR膠乳中，再進行膠乳共凝聚。用X射線衍射（XRD）和掃描電子顯微鏡（SEM）對填料在SBR基體中的分散進行了表征并研究了納米復合材料的力學性能。研究發現，XNBR可以通過氫鍵與GO相互作用，并與SBR形成化學交聯。因此XNBR可以防止SBR基體中GO片層聚集，改善GO和SBR的相互作用。圖5.1中描述了XNBR對GO和SBR相互作用的影響。高導電石墨烯銅復合材料的電導率可以達到108-118 % IACS，高于單晶銅和銀的電導率。

目前，國內很多機械領域正向智慧化方向發展，傳感器、數據采集、發送、傳輸、接收設備成為必然，但很多自動化器件在潮濕、雨雪天氣下具有濕滯嚴重、電阻漂移、數據采集傳輸困難等缺陷。考慮將氧化石墨烯應用于機械自動化領域，可以提高數據采集、傳輸的準確性。（２）石墨烯的制備方法有多種，其中化學氣相沉積法和氧化還原法應用**為***。（３）石墨烯廣泛應用在材料化學領域中且優勢明顯：如石墨烯及其衍生物是許多合成催化劑的重要組分，廣泛應用于化學、電化學或光學反應的催化劑，或者作為用于加載金屬、氧化物、酶或其他碳納米材料的催化劑的碳質載體；此外，石墨烯也成為了電池材料、無機材料、電容器的新型制備材料。（４）目前，國內很多機械領域正向智慧化方向發展，將氧化石墨烯應用于機械自動化領域，可以**提高數據采集、傳輸的準確性。（５）石墨烯目前在油田化學領域的應用有了新進展，尤其是鉆井液降濾失劑以及納米孔隙頁巖封堵劑已經初見成效。氧化石墨烯易于接枝改性，可與復合材料進行原位復合。福建制造石墨烯復合材料生產企業

氧化石墨烯分散液為棕黑色溶液。常州合成石墨烯復合材料圖片

石墨烯先和聚合物單體或者預聚物混合均勻，有時候也可以在合適的溶劑中混合，然后進行聚合反應。化學改性或者還原的氧化石墨烯表面含有或殘留一些官能團，這些官能團能直接與聚合物共價連接，也能作為反應點對石墨烯進行進一步的改性，比如利用ATRP共價接枝上聚合物鏈[138,159]。目前報道的利用原位聚合法制備的復合材料包括聚氨酯[160]、聚苯乙烯[161]、聚甲基丙烯酸甲酯[162]、環氧樹脂[163,164]、聚硅氧烷[140]等。原位聚合法的優點在于它能使聚合物和填料之間形成很強的界面作用，有利于應力傳遞，同時也能使納米填料均勻的分散在基體中。但是，體系的粘度通常會隨著聚合反應的進行而增加，這會給后續處理以及材料成型上帶來一定的麻煩。常州合成石墨烯復合材料圖片