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。常州第六元素擁有氧化石墨(烯)、石墨烯粉體、復合材料3大系列產品。天津石墨烯復合材料銷售

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。天津石墨烯復合材料銷售石墨烯防腐漿料中分散有少層石墨烯，且具有較高的穩定性。

除作為添加劑增強聚合物性能外，氧化石墨烯也可單獨作為一種功能材料使用。如氧化石墨烯可作為活性吸附劑吸附廢氣，Bandosz課題組報道了氧化石墨烯對氨氣有效的吸附。氧化石墨烯也同樣在生物領域表現出了重要的應用價值，它能作為一種新型的分子探針有效地檢測生物分子。Yang等人研究了氧化石墨烯作為藥物載體對阿霉素（DXR）的負載及可控釋放，他們發現阿霉素通過π-π共軛作用吸附于氧化石墨烯上，并且通過調節體系的pH值可以對阿霉素的釋放進行調控，證明了氧化石墨烯在藥物控制釋放領域的潛力。**近，Ruoff課題組開發了一種以氧化石墨烯為結構單元的新型類似于紙材料，他們通過將氧化石墨烯的水溶液在微孔濾膜上過濾，得到了這種氧化石墨烯紙。這種材料具有規整的互鎖式排列結構，楊氏模量可高達40GPa，可有望廣泛應用于電子元件，可控透氣性膜等領域。

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]。玻纖增強復合材料顏色、性能可根據客戶需求定制。

隨著工業生產和科學技術的發展,人們對導電材料提出了更新、更高的要求。目前,導電高分子材料的研究主要集中在碳系導電填料填充熱塑性基體類上,而石墨烯[1](GNS)作為一種新型的單原子層碳材料,因其獨特的結構對改善聚合物的力學性能、電性能和熱性能等具有很大的潛力。GNS的制備方法主要有:化學氣相沉積法[2,3]、外延生長法[4]和氧化還原法[5]等。相比而言,氧化還原法具有成本低、產率高等特點,有望成為規模化制備GNS的有效途徑之一。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)具有極好的耐磨性,良好的耐低溫沖擊性和自潤滑性。本文采用溶液混合、超聲分散的方法制備了GNS/UHMWPE復合材料,發現GNS能均勻地分散到UHMWPE基體中;同時研究了GNS/UHMWPE復合材料的室溫導電行為和阻-溫特性。氧化石墨易于接枝改性，可與復合材料進行原位復合。天津石墨烯復合材料銷售

超級銅具有優異的高頻性能，強磁場下交流（頻率約1MHz）等效電阻，相比純銅低20%以上。天津石墨烯復合材料銷售

CNTs和石墨烯具有獨特的結構，用作NR復合材料的增強填料可以賦予橡膠制品**度、高耐磨、導電和導熱等性能，拓寬橡膠材料的應用范圍。碳納米材料/NR復合材料的開發及應用發展潛力大，是功能性橡膠材料的一個重要發展方向。目前，我國CNTs和石墨烯工業產品的成本較高，其與NR復合材料的研究大多還處于試驗研究階段。隨著CNTs和石墨烯在聚合物基體中的分散技術和作用機理研究的進一步深入以及市場規模化，CNTs和石墨烯在NR領域的大規模應用將得到快速發展，**推動我國NR復合材料的發展，提升我國橡膠工業的競爭力。天津石墨烯復合材料銷售