石墨烯在复合材料中的应用

氧化石墨烯（GO）具有皱褶结构、丰富的官能团，便于改性修饰，相比于石墨烯更加容易分散到复合材料当中，且能够保持其片状结构。经过还原可将石墨烯的众多优点赋予复合材料，实现性能的提升。因此GO以及石墨烯基复合材料的研究受到了学术界和工业界的高度关注。

2023-09-12 10:46:56第六元素1318

在世界范围内，氧化石墨烯（GO）和石墨烯的应用领域相关企业超过1000多家，石墨烯的产业链体系已经覆盖了防腐涂料、热管理材料、复合材料、储能、电子显示、大健康等多个领域。

在学术界，中国科学技术大学联合常州第六元素材料科技股份有限公司发表在Science China Materials上发表的综述《Towards industrialization of graphene oxide》，介绍了当前GO工业化的发展情况，主要对于GO的大规模制备以及一些具有市场经济价值的代表性应用进行了系统总结，重点介绍了GO在热管理、多功能聚合物复合材料、防腐领域、润滑剂、能源、环境和生物医学等领域的应用。文章中，作者还讨论了当前GO在工业化和商品化过程中面临的挑战和处理策略。

在产业界，常州第六元素的GO和石墨烯产品已经实现了多领域的工业级应用。以下为GO以及石墨烯的应用实例。

1、石墨烯防腐涂料

第六元素在防腐型石墨烯的制备以及设计基于石墨烯的防腐涂料配方方面有着丰富的经验。盐雾试验结果表明，以石墨烯为防腐填料应用于环氧底漆、涂料中，能够显著提高防腐涂料的耐中性盐雾时间。

2、石墨烯/聚氨酯复合材料

将石墨烯应用于聚氨酯复合材料中，可以显著提高聚氨酯的耐磨性能，研究发现，添加3?的石墨烯，相对于未添加石墨烯的聚氨酯，复合材料的耐磨次数可由218次提高至851次，另外，石墨烯还能够提高聚氨酯复合材料的耐老化性能。石墨烯聚氨酯复合材料应用于汽车密封条的耐磨试验也表明，添加石墨烯能够显著提高密封条的耐磨性能。

3、石墨烯/高分子复合材料

纳米粒子作为填料制备的高分子复合材料具有优异的性能，广泛应用于汽车、飞机、建筑、电子器件等领域。其中性能的提升与纳米粒子在复合材料中的分散状态和纳米粒子与高分子基体之间的相互作用有很大的关系。多数纳米粒子与高分子不相容，在复合材料中无法形成均相体系，从而制约了纳米粒子对高分子复合材料的增强作用。GO表面具有丰富的官能团，与很多高分子材料之间有较高相容性，可以用作多种高分子复合材料增强填料，得到的复合材料可以提升力学、电学、热学等多方面性能。