Ačkoli se grafenu často přezdívá „všelék“, je nepopiratelné, že má vynikající optické, elektrické a mechanické vlastnosti, a proto se průmysl tak snaží rozptýlit grafen jako nanoplnivo v polymerech nebo anorganických matricích.Ačkoli to nemá legendární efekt „proměny kamene ve zlato“, může také zlepšit část výkonu matrice v určitém rozsahu a rozšířit rozsah použití.

V současnosti lze běžné grafenové kompozitní materiály rozdělit především na polymerní a keramické.O prvním je více studií.

Epoxidová pryskyřice (EP), jako běžně používaná pryskyřičná matrice, má vynikající adhezní vlastnosti, mechanickou pevnost, tepelnou odolnost a dielektrické vlastnosti, ale po vytvrzení obsahuje velké množství epoxidových skupin a hustota síťování je příliš vysoká, takže získaný výrobky jsou křehké a mají špatnou odolnost proti nárazu, elektrickou a tepelnou vodivost.Grafen je nejtvrdší látka na světě a má vynikající elektrickou a tepelnou vodivost.Kompozitní materiál vyrobený smícháním grafenu a EP má tedy výhody obou a má dobrou aplikační hodnotu.

     Nano grafenmá velký povrch a disperze grafenu na molekulární úrovni může tvořit silné rozhraní s polymerem.Funkční skupiny, jako jsou hydroxylové skupiny a výrobní proces změní grafen do vrásčitého stavu.Tyto nepravidelnosti v nanoměřítku zvyšují interakci mezi grafenovými a polymerními řetězci.Povrch funkcionalizovaného grafenu obsahuje hydroxylové, karboxylové a další chemické skupiny, které mohou vytvářet silné vodíkové vazby s polárními polymery, jako je polymethylmethakrylát.Grafen má jedinečnou dvourozměrnou strukturu a mnoho vynikajících vlastností a má velký aplikační potenciál při zlepšování tepelných, elektromagnetických a mechanických vlastností EP.

1. Grafen v epoxidových pryskyřicích – zlepšení elektromagnetických vlastností

Grafen má vynikající elektrickou vodivost a elektromagnetické vlastnosti a vyznačuje se nízkým dávkováním a vysokou účinností.Je to potenciální vodivý modifikátor pro epoxidovou pryskyřici EP.Výzkumníci zavedli povrchově upravený GO do EP tepelnou polymerací in-situ.Komplexní vlastnosti odpovídajících GO/EP kompozitů (jako jsou mechanické, elektrické a tepelné vlastnosti atd.) byly výrazně zlepšeny a elektrická vodivost byla zvýšena o 6,5 řádu.

Modifikovaný grafen je smíchán s epoxidovou pryskyřicí, přidáním 2 % modifikovaného grafenu se akumulační modul epoxidového kompozitního materiálu zvýší o 113 %, přidáním 4 % se pevnost zvýší o 38 %.Odpor čisté EP pryskyřice je 10^17 ohm.cm a odpor po přidání oxidu grafenu klesne o 6,5 řádu.

2. Aplikace grafenu v epoxidové pryskyřici – tepelná vodivost

Přidáváníuhlíkové nanotrubice (CNT)a grafenu k epoxidové pryskyřici, při přidání 20 % CNT a 20 % GNP může tepelná vodivost kompozitního materiálu dosáhnout 7,3 W/mK.

3. Aplikace grafenu v epoxidové pryskyřici – retardace hoření

Při přidání 5 % hmotn. organického funkcionalizovaného oxidu grafenu se hodnota retardéru hoření zvýšila o 23,7 % a při přidání 5 % hmotn. se zvýšila o 43,9 %.

Grafen se vyznačuje vynikající tuhostí, rozměrovou stálostí a houževnatostí.Jako modifikátor epoxidové pryskyřice EP může výrazně zlepšit mechanické vlastnosti kompozitních materiálů a překonat velké množství běžných anorganických plniv a nízkou účinnost modifikace a další nedostatky.Výzkumníci použili chemicky upravené nanokompozity GO/EP.Když w(GO)=0,0375 %, pevnost v tlaku a houževnatost odpovídajících kompozitů vzrostly o 48,3 %, respektive o 1185,2 %.Vědci studovali modifikační efekt odolnosti proti únavě a houževnatosti systému GO/EP: když w(GO) = 0,1 %, modul v tahu kompozitu se zvýšil asi o 12 %;když w(GO) = 1,0 %, tuhost v ohybu a pevnost kompozitu se zvýšily o 12 % a 23 %.