石墨烯（graphene）是近幾年來發(fā)展起來的一種新型二維無機(jī)納米材料，自從其發(fā)現(xiàn)以來，石墨烯在化學(xué)、物理、材料、電子等各個領(lǐng)域顯示了廣闊的應(yīng)用前景。尤其是它極高的機(jī)械強(qiáng)度，出色的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，以及豐富的來源（石墨），使其能作為一種理想的無機(jī)納米填料來制備聚合物復(fù)合材料。但是目前為止，石墨烯材料的大規(guī)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(yōu)化石墨烯與聚合物基體之間的界面作用力一直是科學(xué)界及工業(yè)界尚待解決的難題。本學(xué)位論文圍繞著這些問題，運用了多種新穎的方法實現(xiàn)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(fù)合材料，這些材料在航空、運輸、生物醫(yī)藥等方面具有潛在的應(yīng)用價值。 氧化石墨烯分散液（SE3122、SE3522）。江蘇新型石墨烯復(fù)合材料圖片

石墨烯先和聚合物單體或者預(yù)聚物混合均勻，有時候也可以在合適的溶劑中混合，然后進(jìn)行聚合反應(yīng)?；瘜W(xué)改性或者還原的氧化石墨烯表面含有或殘留一些官能團(tuán)，這些官能團(tuán)能直接與聚合物共價連接，也能作為反應(yīng)點對石墨烯進(jìn)行進(jìn)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(fù)合材料包括聚氨酯[160]、聚苯乙烯[161]、聚甲基丙烯酸甲酯[162]、環(huán)氧樹脂[163,164]、聚硅氧烷[140]等。原位聚合法的優(yōu)點在于它能使聚合物和填料之間形成很強(qiáng)的界面作用，有利于應(yīng)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(yīng)的進(jìn)行而增加，這會給后續(xù)處理以及材料成型上帶來一定的麻煩。江蘇新型石墨烯復(fù)合材料圖片石墨烯防腐漿料可與基體材料進(jìn)行復(fù)合，從而賦予該材料導(dǎo)電、導(dǎo)熱、機(jī)械增強(qiáng)的性能。

對于氧化石墨烯聚合物復(fù)合材料的諸多研究結(jié)果表明，氧化石墨烯及還原得到的石墨烯在高分子復(fù)合材料中具有的力學(xué)、電學(xué)、阻隔、熱學(xué)等著作性能提升等應(yīng)用優(yōu)勢。目前復(fù)合了氧化石墨烯高分子復(fù)合材料，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于超級電容器、醫(yī)療用品、耐高溫型材料制造、阻隔薄膜以及耐低溫型材料制造等方面，進(jìn)一步提升了復(fù)合材料的性價比甚至增添了新的功能，為石墨烯基復(fù)合材料的發(fā)展奠定了穩(wěn)定的基礎(chǔ)和提供了巨大的推動力。除了在有機(jī)基體材料里作為功能添加，氧化石墨烯和石墨烯也可在無機(jī)材料體系中復(fù)合，發(fā)揮其性質(zhì)并得到相關(guān)應(yīng)用。

還原石墨烯以及改性的石墨烯已經(jīng)被用在藥物載體、活細(xì)胞成像、生物分子檢測等生物領(lǐng)域[50]。相比于碳納米管，石墨烯基材料在生物領(lǐng)域的應(yīng)用有著明顯的優(yōu)勢。首先，它不含金屬催化劑等雜質(zhì)，因此不會對細(xì)胞產(chǎn)生生物應(yīng)激。其次，改性的石墨烯的分散不需要表面活性劑而且具有更好的水溶性。再次，石墨烯極高的比表面積能使載藥量**提高。改性石墨烯同樣也被用在一些生物器件上，檢測生物細(xì)胞以及生物分子。它能作為界面對單個細(xì)菌進(jìn)行識別，也能作為無標(biāo)記，可逆DNA檢測器，或是作為一種極性特定的分子晶體吸附蛋白質(zhì)/DNA[123]。玻纖增強(qiáng)復(fù)合料材質(zhì)地輕、流動性好，良好的加工性能。

石墨烯材料可以應(yīng)用于阻燃橡膠領(lǐng)域。***，由于石墨烯是一種特殊材料，屬于二維片層結(jié)構(gòu)，石墨烯與橡膠的結(jié)合，具有一定的嚴(yán)密性，可以產(chǎn)生十分嚴(yán)密的物理隔絕層，對橡膠來說，其具備更強(qiáng)的阻燃性，可以更加***地應(yīng)用到日常生活中。其次，石墨烯與橡膠的嵌合，可以起到隔絕的效果，在樹脂中摻雜石墨烯，其產(chǎn)生的物理反應(yīng)是產(chǎn)生一層保護(hù)膜，隔絕與空氣的接觸，從而起到阻燃的作用。第三，石墨烯材料的應(yīng)用，可以避免在高溫條件下產(chǎn)生反應(yīng)，在化學(xué)反應(yīng)的條件下，可以形成阻燃層，產(chǎn)生阻燃的效果。石墨烯抗靜電阻燃復(fù)合材料具備優(yōu)異的抗靜電性能和阻燃性能。江蘇新型石墨烯復(fù)合材料圖片

氧化石墨應(yīng)用于熱管理、橡膠、塑料、樹脂、纖維等高分子復(fù)合材料領(lǐng)域。江蘇新型石墨烯復(fù)合材料圖片

聚合物的結(jié)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(fù)合體系中起到成核劑的作用，有效地改善聚合物的結(jié)晶過程。研究人員對聚乳酸（PLLA）/氧化石墨烯納米復(fù)合材料進(jìn)行了非等溫和等溫過程中冷結(jié)晶行為的研究64。通過不同升溫速率的差熱分析發(fā)現(xiàn)，隨著氧化石墨烯負(fù)載量的增加，聚乳酸的結(jié)晶峰溫向低溫范圍轉(zhuǎn)移，這說明聚乳酸的非等溫冷結(jié)晶行為有明顯改善，而且氧化石墨烯可***地提高聚乳酸的結(jié)晶速率，并使其結(jié)晶機(jī)理和晶體結(jié)構(gòu)保持不變。江蘇新型石墨烯復(fù)合材料圖片