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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划石墨烯纳米复合电极材料的优点文献阅读报告文献标题：Sizeandsynergyeffectsofnanofillerhybridsincludinggraphenenanoplateletsandcarbonnanotubesinmechanicalpropertiesofepoxycomposites文章DecemberXX,Pages5380-5386文章作者：S.Chatterjee,F.Nafezarefi,Tai,L.Schlagenhauf,Nuesch,ChuALabo
2、ratoryforFunctionalPolymers,EMPA,SwissFederalLaboratoriesforMaterialsScienceandTechnology,Dubendorf,SwitzerlandBDepartmentofMaterialsScienceandEngineering,NationalTsingHuaUniversity,Hsinchu,TaiwanCInstitutdesMateriaux,EPFL,EcolePolytechniqueFederaledeLausanne,Lausanne,Switzerland一、作者所做的内容：改性多壁碳纳米管与石
3、墨烯微片增强聚芳醚腈复合材料二、作者此项工作的原因：聚芳醚腈，作为特种工程塑料，其具有高强度，高模量，耐高温等性能，在航天，军工，电子等特殊领域具有广阔的应用前景。聚芳醚腈上的极性氰基基团具有一定的粘结性，且聚芳醚腈容易成型，因此是制备先进复合材料的优秀载体。三、作者的实验原理及步聚：为了进一步扩大聚芳醚腈在介电，机械以及热学领域的应用价值，本论文以价格低廉的双酚A型聚芳醚腈为基体，以多壁碳纳米管和石墨烯微片为填料，通过对多壁碳纳米管和石墨烯微片的氰基化改性，有效阻止了多壁碳纳米管和石墨烯微片的团聚。氰基化碳纳米管的合成纯碳纳米管的透射电镜图(b)氰基化碳纳米管的透射电镜图然后采用溶液流延成膜
4、方法制备了聚芳醚腈/氰基化碳纳米管和聚芳醚腈/氰基化石墨烯微片纳米复合材料，分别考察了氰基化多壁碳纳米管和氰基化石墨烯微片对聚芳醚腈的增强作用，比较了氰基化碳纳米管和氰基化石墨烯微片在聚芳醚腈基体中的不同填料作用，研究了碳纳米管和石墨烯微片在聚芳醚腈基体中的协同增强作用。氰基化石墨烯微片及聚芳醚氰/氰基首先，通过酸化，酰氯化，氰基化对碳纳米管和石墨烯微片进行了化学改性，得到了氰基化碳纳米管和氰基化石墨烯微片，并将其加入到聚芳醚腈基体中，得到聚芳醚腈/氰基化碳纳米管和聚芳醚腈/氰基化石墨烯微片纳米复合材料。结果发现，与未改性的碳纳米管和石墨烯微片相比，氰基化碳纳米管和氰基化石墨烯微片在聚芳醚腈基
5、体中分散良好，改善了与聚芳醚腈的相容性，实现了较好的填料-基体粘结作用力。氰基化碳纳米管和氰基化石墨烯微片在聚芳醚腈基体中的比较因此，与聚芳醚腈基体和醚腈/纯碳纳米管和聚芳醚腈/纯石墨烯微片纳米(转载于:写论文网:石墨烯纳米复合电极材料的优点)复合材料相比，所得醚腈/氰基化碳纳米管和聚芳醚腈/氰基化石墨烯微片纳米复合材料在形貌，力学，介电，热学等方面具有更佳的性能。聚芳醚腈/氰基化碳纳米管/氰基化石墨烯微片复合材料的力学性能其次，在相同条件下对碳纳米管和石墨烯微片进行了化学改性，采用相同填料含量，采用相同溶液加工技术制备了复合材料。比较了氰基化碳纳米管和氰基化石墨烯微片在聚芳醚腈基体中的不同填
6、料作用。结果发现在相同条件下，结果发现石墨烯微片具有更高的接枝率。在聚芳醚腈基体中，改性后的石墨烯微片和碳纳米管均分散良好，与基体具有很好的粘接性。但是在相同含量下：石墨烯微片比碳纳米管更好的增强了基体断面。并且石墨烯微片主要以面对面的方式相互接触而碳纳米管却比较分散。当填料含量小于2wt%时，聚芳醚腈/石墨烯微片复合材料比聚芳醚腈/碳纳米管复合材料具有更好的热稳定性。Fig.1(a)Fracturetoughnessand(b)Flexuralmodulusofcompositeswithvaryingconcentrationsof5lmand25lmsizedGnP.在相同含量下，聚芳醚
7、腈/石墨烯微片复合材料比聚芳醚腈/碳纳米管复合材料具有更大的应变敏感性，粘度,储能模量和损耗模量。并且聚芳醚腈/石墨烯微片体系比聚芳醚腈/碳纳米管体系具有较低的流变渗逾值，即石墨烯微片的渗逾值大约是1wt%，而碳纳米管的渗逾值大约是2wt%。碳纳米管与石墨烯微片表现出如此多的区别，源于它们本身结构的区别：碳纳米管是棒状而石墨烯微片是片状，石墨烯微片具有更大的表面积。在基体聚芳醚腈中，石墨烯微片能够表现出更强的填料作用。其次石墨烯微片的面对面接触能够更佳容易形成填料网络，为热传递和流变渗逾提供便利。总之，在相同处理条件，相同加工技术，相同填料含量下和相同基体中，石墨烯微片具有强的填料作用。最后，
8、同时将氰基化碳纳米管和氰基化石墨烯微片加入到聚芳醚腈基体中，得到聚芳醚腈/氰基化碳纳米管/氰基化石墨烯微片纳米复合材料，研究了氰基化碳纳米管和氰基化石墨烯微片在聚芳醚腈基体中的协同增强作用。结果发现：氰基化碳纳米管/氰基化石墨烯微片对机械性能有明显的协同增强作用。随着氰基化碳纳米管/氰基化石墨烯微片含量的增加，氰基化碳纳米管/氰基化石墨烯微片/聚芳醚腈复合薄膜的力学性能先增加，再减小，在氰基化碳纳米管/氰基化石墨烯微片为4/4达到最大值。Fig.2SEMimagesof(a)5lmsizedgraphemenanoplatelets,(b)25lmsizedgraphenenanoplatel
9、ets,and(c)multiwalledcarbonnanotubes,used.在力学性能最大值附近，氰基化碳纳米管和氰基化石墨烯微片均在聚芳醚腈中分散良好，与聚芳醚腈具有很强的界面粘结力。并且，可以观测到氰基化石墨烯微片在聚芳醚腈基体中水平取向而氰基化碳纳米管插入到氰基化石墨烯微片空隙中，形成纳米/纳米结构。四、所得的实验结果及应用：热学测试表明：氰基化碳纳米管/氰基化石墨烯微片对材料热稳定性也具有明显的协同增强作用。随着氰基化碳纳米管/氰基化石墨烯微片含量的增加，氰基化碳纳米管/氰基化石墨烯微片/聚芳醚腈复合薄膜的热稳定性先增加，再减小，在氰基化碳纳米管/氰基化石墨烯微片为5/3达到最
10、大值。同时加入氰基化碳纳米管/氰基化石墨烯微片填料形成高分子/纳米/纳米系统，不仅具有显著的协同增强效应，而且能够降低成本，具有较大的工业化应用的前景，能为材料设计提供一定的参考作用。石墨烯纳米复合材料的制备及利用摘要：本文从石墨烯的定义，石墨烯复合材料的制备方法，以及在各个领域的利用方面来对石墨烯经行研究，描述。关键词：石墨烯，氧化石墨烯，纳米复合材料，导电性能，石墨烯晶体。1引言碳是位于元素周期表的第6号元素，一种非金属元素，无臭无味的固体。无定形碳有焦炭，木炭等，晶体碳有金刚石和石墨。冶铁和炼钢都需要焦炭。在工业上和医药上，碳和它的化合物用途极为广泛【1】，由于碳的最外层电子有四个电子，
11、属于过度元素，拥有很多同俗异形体，石墨烯就是其中一种，并且石墨烯在很多领域都发挥着很重要的作用。XX年，Geim等从石墨中成功地剥离得到单层石墨烯，由此掀起了对石墨烯的全面研究。石墨烯是一种仅有单原子层厚度的蜂窝状二维碳质新材料，具有优异的电、力和热等性质及高比表面积，在场发射、气体传感器、生物传感器、场效应晶体管、透明电极、催化剂载体或电池等领域有潜在的巨大应用价值。12石墨烯简介石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料，最大的特性是其中电子的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。这使得石墨烯中的电子，或
12、更准确地，应称为“载荷子”(electricchargecarrier)，的性质和相对论性的中微子非常相似。人们常见的石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的，石墨的层间作用力较弱，很容易互相剥离，形成薄薄的石墨片。当把石墨片【2】剥成单层之后，这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯。附图1，石墨烯的结构2准备方法近年来，人们采用许多合成方法制备了石墨烯纳米复合材料，目前，石墨烯纳米复合材料主要包括石墨烯聚合物纳米复合材料和石墨烯无机物纳米复合材料两类，制备方法主要有化学剥离法、外延生长法、氧化还原法、微机械剥离法【3】21化学剥离法化学剥离法(chemicalexfohatio
13、n)口前制备石墨烯最常用的方法是这种方法。在强酸溶液中石墨能与强氧化剂反应,被氧化后在石墨片层间插入拨基、轻基等原子基团,使石墨层间距变大变成氧化石墨。然后在微波、超声波和热膨胀等外界强烈作用下剥离得到氧化石墨烯,最后采用合适的还原剂还原得到石墨烯【14】。该法高效易行,成本低,适合大规模化制备石墨烯,但不足之处是制备的石墨烯往往是单层到多层的混合体,氧化石墨烯难以被充分还原而产生较多的缺陷,且不易控制石墨烯的尺寸和厚度,石墨经过强氧化剂完全氧化过后,并不一定能够被完全还原,导致其一些物理(尤其是导电性)、化学等性能下降【4】等。外延生长法在碳化娃表面外延生长是一种非常理想的制备具有均一晶型尺
14、寸石墨燏的方法。这主要是利用了在1200-160(rc高温下硅的升华速率比碳快的特点,在基底上残留的碳经重排而形成石墨稀。Shivaraman等利用真空、在14001的温度下经过化学机械打磨处理的4H-SiC面上得到外延生长的石墨稀。人们通常认为,由于P-SiC所具有的立方晶格,不适合作为石墨稀生长的基底。但是Aristov等成功地在P-SiC基底上得到了高质量的石墨稀。提出了一种在SiC(OOOl)面上制备石墨烯的方法,他们通过在氩气氛围下非原位煅烧得到了具有较好质量的石墨稀,这种方法与传统的真空条件制备是不一样的。最近,Bao等以商业用的多晶SiC晶粒而不是单晶的SiC作为基底。Clair
15、e等将SiC置于高真空(yiGp),i300C下,使SiC薄膜中的Si原子蒸发出来,生成连续的二维石墨稀薄膜,这种方法制备出来的二维石墨稀薄膜厚度仅为1?2碳原子层。这种连续的石墨稀烃薄膜材料与微机械剥离的石墨稀相比,其电子遵循狄拉克方程,具有高的载流子迁移率。但是总体而言,这些严格的制备条件,例如高温、高真空或惰性环境、单晶基底等使得这种技术的使用受到限制。Kim等6报道了用化学气相沉积法在单晶Ni表面外延生长制备出大面积的石墨稀薄膜,石墨稀的厚度可以通过改变单晶Ni的厚度来调控,最终所制得石墨稀的质量很高,其电阻低达280光透过率高达80%,电子迁移率高达3700cm2/,此项研究成果为高质量石墨稀的大规模制备及其应用提供了现实依据【5】。微机械剥离法我们知道石墨是由无数的单层石墨稀片层通过范德华力相互作用堆砲而成,所以只要破坏片层之间的相互作用力就可以得到单层的石墨稀片。其中最简单的破坏方法就是石墨炼的发现者Geim等人的微机械剥离法(Micromechanicalcleavage),它是通过机械力从新鲜石墨晶体表面直接剥离出单层石墨稀片。Geim他们首先用光刻胶将高定向热解石墨转移到玻璃衬底上,然后用透明胶带进行反复粘贴将高定向石墨剥离,然后将粘有石墨稀片的玻璃衬底放入丙酮溶液中超声振荡。最后再将单晶桂
