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石墨烯研磨分散机与石墨烯的均匀分散技术
点击次数:276 发布时间:2018-07-27
   石墨烯研磨分散机与石墨烯的均匀分散技术
  石墨烯是一种二维蜂窝状碳材料,由碳原子按照六边形进行排布而组成。碳碳原子之间由sp2杂化结合而成,其结构非常稳定。石墨烯特殊的结构致使其具有很多优异的性质。石墨烯是目前发现的硬度zui大的物质,且有极好的力学性能,其理论比表面积高达2600m2/g,具有突出的导热性能,可高达3000W/(m·K)。此外,石墨烯还具有良好的导电性。在室温下,其电子迁移率可高达20000cm2/(V·s)。由于石墨烯的优良性能,科研工作者考虑将其作为增强体加入到基体材料中以提高基体材料的性能。
  石墨烯大的比表面积使其在基体中容易发生不可逆团聚,这会影响石墨烯增强体优良性能的发挥。一般来说,由于石墨烯的疏水性和化学惰性,相对于氧化石墨烯而言,它的分散性能比较低。因此,石墨烯在基体中团聚现象也越来越引起研究人员的重视,人们尝试了多种方法来克服石墨烯团聚的问题。
  石墨烯在基体中的均匀分散方法主要包括物理分散及化学分散两大类,这里主要介绍原位聚合法、石墨烯的功能化(共价键功能化和非共价键功能化)、石墨烯改性和其他改性方法等。
  石墨烯的改性能在一定程度上增加石墨烯在基体中的分散性,但是在其他方面的性能却下降了,应该深入研究改性后对其他性能的影响,从而得到一个zui优化的结果。
  除了通过离子液体改性和小分子修饰等方法来提高石墨烯的分散性外,还有一些其他的方法来阻止石墨烯的团聚,比如共磺化沉淀工艺和枝接官能团的方式等。共磺化沉淀工艺是直接将改性石墨烯和未磺化的聚苯醚在lu仿中共混,通过控制lu磺酸的添加速率,使复合物在超声条件下同时沉淀出来,也可以有效阻止石墨烯的团聚。
  对石墨烯悬浮液进行超声处理来提高石墨烯的分散性能。由于在临界流体的作用下,使得碳纳米管与石墨烯混合得更加均匀。因为超声波瞬间释放的压力破坏了石墨烯层与层之间的范德华力,使得石墨烯更加不容易团聚在一起,从而使碳纳米管和石墨烯均匀分散地混合在一起。
  石墨烯比表面积大的问题,可以通过对石墨烯进行表面包覆的方法阻止石墨烯之间的物理接触。近年来计算模拟的方法备受重视,越来越广泛地应用到该领域中来解决一些难题。可以采用计算机模拟建立数学模型来模拟实验过程,通过计算机模拟找到zui佳的实验方案,并结合实验结果来加以验证;通过理论与实践相结合的方式,制定zui优化的生产工艺以制备优异性能的石墨烯复合材料。
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