新型石墨烯复合材料的研究进展

第４１卷第９期２０１３年９月化　工　新　型　材　料

ＮＥＷ　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＭＡＴＥＲＩＡＬＳＶｏｌ．４１Ｎｏ．９

·２７·

新型石墨烯复合材料的研究进展

关　磊１　王　莹２

（辽宁石油化工大学化学与材料科学学院，抚顺１１．１３００１；

）辽宁石油化工大学化学化工与环境学部，实验中心，抚顺１２．１３００１

摘　要　石墨烯复合材料具有不同的结构和组成，包括石墨烯／聚合物、石墨烯／金属、石墨烯／金属氧化物等二元复在众多领域内显示出广阔的应用前合材料以及石墨烯／无机材料／聚合物三元复合材料。它们优异的物理和化学性质，

景，如储能、传感器、催化剂载体和电极材料等领域。制备具有新颖结构和组成的石墨烯材料及其应用研究已经成为复合材料领域的研究前沿和热点之一。综述了新型石墨烯复合材料的制备、组成以及应用的研究进展，探讨了该研究领域亟待解决的问题以及今后可能的发展前景。

关键词　石墨烯，复合材料，聚合物，金属，无机材料

Ｐｒｏｒｅｓｓｉｎｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｎｏｖｅｌｒａｈｅｎｅｂａｓｅｄｃｏｍｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓ　　　　　－　　ｇｇｐｐ

１２

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［］

就引起了材料科学家的００４年被发现以来１，　　石墨烯自２

广泛关注，在世界范围内掀起了石墨烯材料的制备和应用研２究的热潮。石墨烯是ｓｐ杂化的碳原子形成的单原子层厚度，

下的石墨称为石墨烯。石墨烯按形貌分类，可分为石墨烯纳米片、纳米线、纳米带和膜等；按取向分类，可分为水平和站立石墨烯。一般制得的石墨烯都带有褶皱。

排列成二维蜂窝状的晶体。其优异的物理和化学性质、较大比较适宜应用于功能性复合材的表面积和较低的制备成本，

料的开发。复合材料是以一种材料为基体，添加一种或一种以上其它材料组合而成的材料。各种组成材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料，从而满足不同的应用需求。石墨烯复合材料是以石墨在其中添加聚合物或其它无机材料而形成的复合烯为基体，

材料。在制备以及应用研究中，石墨烯复合材料可以分为，石

］２］３４－、墨烯／聚合物［石墨烯／无机材料等二元复合材料［以及石５］

等。石墨烯复合材料墨烯／无机材料／聚合物三元复合材料［

２　石墨烯复合材料的制备方法

石墨烯复合材料的制备研究自石墨烯诞生之日起，就成如熔融共混为复合材料研究的热点之一。其制备方法多样，

１０］

。法、原位聚合法、溶液混合法、乳液混合法［

３　石墨烯／聚合物二元复合材料

虽然石墨烯具有稳定的六元环状结构，但化学剥离的方法制备的石墨烯的主体结构和边缘都具有缺陷，缺陷处含有羧基和羟基等活性官能团。这些官能团可以利用多种化学反应对石墨烯进行共价修饰。这种方法常用来改善石墨烯与聚合物之间的相容性。常用的聚合物包括聚苯乙（丙）烯、聚乙环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯和聚碳酸酯等。烯醇、

１１］

／氧化石墨烯陈春银等［采用原位聚合法制备了尼龙１１

的应用前景比较广泛，比如应用于传感器、储能、催化和电极

］６９－

。材料等领域［

１　石墨烯的结构

石墨具有三维的层状结构，当层数小于１其表０的时候，面就会呈现出与三维石墨不同的电子状态，所以，将１０层以

纳米复合材料，并利用旋转流变仪研究了纳米复合材料的流变行为。研究结果表明，该纳米复合材料为假塑性流体。氧

，作者简介：关磊（男，讲师，博士，主要从事碳材料的制备与应用研究。１９８１－）