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。第六元素石墨烯產品品種多。云南附近石墨烯復合材料商家

外，其他方面的應用也和聚合物導電性的提升緊密相關。例如，應用原位聚合法可以將氧化石墨烯與導電聚合物材料進行復合。這一方法可以在保證制備得到的超級電容器電極高充放電性能和高穩定性的同時提升電容器的安全性。聚合物和氧化石墨烯復合材料已經被廣泛應用于電容器電極材料中，制備的電容器電極材料的比電容可達421.4F/g甚至更高50-52。因此，還原后的氧化石墨烯作為填料對提升聚合物的導電性能具有明顯的效果，極大地促進了各種高分子材料在電容器及多種電子元件生產中的應用。石墨烯復合材料常見問題常州第六元素擁有回收/循環氧化技術等自主知識產權。

不同高聚物間的共混可明顯提升其各種物理性能，具有廣闊的使用范圍。通過改變聚合物的類型和組分的配比來調控聚合物共混物的性能，可以綜合利用各組分的性能，是一種非常有效和經濟的方法，從而滿足特定要求73,74。然而，簡單的聚合物共混往往并不能滿足性能要求，因為兩種不相容的高聚物共混特別是混合焓比較大的共混膠，會發生明顯的相分離75。研究表明，GO表面具有疏水性基面和親水性邊緣74,76。這種兩親性使其與極性或非極性聚合物發生都能有效地相互作用，從而可以作為聚合物共混的融合劑77-79。例如，Cao等65采用GO來増容聚乙酰胺／聚苯醚（***PO，90/10）聚合物共混物，發現分散相（PPO）液滴直徑可減小１個數量級，表明***PO共混物的相容性得到了提高。

使用高阻隔性能高分子薄膜，可防止由于氧氣等氣體的滲透而引起的微生物繁殖和封裝內容的氧化；防止香味、溶劑等的流出，提高內容物的儲存性。所以提高薄膜阻隔性能十分有必要，市場需求量巨大。高阻隔性包裝材料如乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)、聚偏氯乙烯(PVDC)、聚胺(PA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等與氧化石墨烯復合，可使復合材料的阻隔性能得到進一步提升。Wu等45人報道了表面活性官能化的氧化石墨烯（SGO）與雙（三乙氧基硅丙基）四硫化物（BTESPT）作為天然橡膠（NR）的多功能納米填料的研究結果。作者通過簡單的方法成功地將BtTPT分子接枝到氧化石墨烯的表面上，得到的SGO可以通過溶液混合在NR中實現精細分散。研究發現，在低填充量下，SGO***的改善了NR的氣體阻隔性能。圖5.5顯示了在25°C處測量的SGO/NR納米復合材料（P）的透氣性。將其與未填充NR（P0）進行比較，P/P0的值作為SGO加載量的函數進行了表示。很明顯，當SGO含量為0.3wt.%時，P/P0急劇下降至52%，此后緩慢下降。因此，0.3wt.%的SGO可與16.7%的粘土添加效果相媲美，大幅度改善NR的氣體阻隔性能。高導電石墨烯銅復合材料又稱為超級銅。

由于表面富含活性含氧基團，能與一些含極性基團的聚合物產生較強的作用力，所以氧化石墨烯通常被作為一種納米填料添加到聚合物當中以增強聚合物的物理性能。Liang等人報道了用氧化石墨烯增強聚乙烯醇的研究，他們發現氧化石墨烯添加量*為0.7wt%時，聚合物的力學性能就得到了***的提高，如楊氏模量提高了76%，而比較大拉伸強度提高了62%[62]。Cai等人利用氧化石墨烯增強聚氨酯，發現當氧化石墨烯添加量為4.4wt%時，聚合物基體的楊氏模量和硬度分別增加了900%和327%[63]。Xu等人同樣制備了氧化石墨烯/聚乙烯醇復合材料，不過他們用了一種新穎的抽濾成膜的方式，在得到的復合材料薄膜中，由于真空抽濾產生的向下的吸引力，使二維的氧化石墨烯片層以有序的狀態排列于聚合物基體之中，得到―磚墻式‖結構的復合材料薄膜[64]。這種復合材料的性能變化與氧化石墨烯含量的變化成近似正比的關系，如圖1-5所示。Putz等人同樣用這種方法制備了高含量氧化石墨烯的聚乙烯醇及聚甲基丙烯酸甲酯復合材料，這種材料的楊氏模量更是可高達接近40GPa，遠遠超過了一般聚合物/無機納米復合材料所能達到的力學性能范圍[65]。常州第六元素擁有石墨的深度插層和高解離率的制備技術。江蘇制造石墨烯復合材料研發

石墨烯導熱性能優異，可制備導熱復合材料、散熱涂料等。云南附近石墨烯復合材料商家

由于石墨烯獨特的電子結構及良好的導電性，因此石墨烯很有可能成為組成納米電子器件的比較好材料。目前研究**為***也是**熱門的課題之一就是制備基于石墨烯的透明導電薄膜以代替昂貴的氧化銦錫（ITO）電極。由于氧化石墨烯可大規模生產并且可加工性極好，所以以氧化石墨烯為原料制備石墨烯透明導電薄膜是一種重要的制備手段。在這種方法中，首先通過旋涂、浸涂、真空抽濾、LB組裝等方法做成氧化石墨烯薄膜，再通過化學還原或者熱還原的方法將氧化石墨烯薄膜還原成為石墨烯薄膜[116]。科學家們也開發出了其他一些利用石墨烯或者還原石墨烯的分散液制備透明導電薄膜的方法。比如，Li等人在還原氧化石墨烯之前先將體系的pH值調至10得到穩定的石墨烯分散液，再通過噴涂的方法得到了透明導電薄膜[99]。Dai課題組用―熱膨脹-插層-剝離‖得到的石墨烯分散液為原料，利用LB組裝的方法得到了石墨烯透明導電薄膜，這種薄膜的薄膜電阻為8kΩ/sq，而可見光區的透過率為83%[113]。Biswas等人利用在水/氯仿這種二元體系的界面自組裝的方法得到了電阻為100Ω/sq，可見光透過率為70%的導電薄膜[117]。Coleman課題組將在有機溶劑中直接超聲剝離的石墨烯進行抽濾成膜，得到了電阻約為3kΩ/sq。云南附近石墨烯復合材料商家