Aunque el grafeno a menudo se denomina "la panacea", es innegable que tiene excelentes propiedades ópticas, eléctricas y mecánicas, razón por la cual la industria está tan interesada en dispersar el grafeno como nanorrelleno en polímeros o matriz inorgánica.Aunque no tiene el legendario efecto de “convertir una piedra en oro”, también puede mejorar parte del rendimiento de la matriz dentro de un rango determinado y ampliar su rango de aplicación.

En la actualidad, los materiales compuestos de grafeno comunes se pueden dividir principalmente en basados ​​en polímeros y basados ​​en cerámica.Hay más estudios sobre el primero.

La resina epoxi (EP), como matriz de resina de uso común, tiene excelentes propiedades de adhesión, resistencia mecánica, resistencia al calor y propiedades dieléctricas, pero contiene una gran cantidad de grupos epoxi después del curado y la densidad de reticulación es demasiado alta, por lo que el obtenido los productos son quebradizos y tienen poca resistencia al impacto, conductividad eléctrica y térmica.El grafeno es la sustancia más dura del mundo y tiene una excelente conductividad eléctrica y térmica.Por lo tanto, el material compuesto elaborado mediante la combinación de grafeno y EP tiene las ventajas de ambos y tiene un buen valor de aplicación.

     Nano Grafenotiene un área de superficie grande y la dispersión de grafeno a nivel molecular puede formar una fuerte interfaz con el polímero.Los grupos funcionales como los grupos hidroxilo y el proceso de producción convertirán el grafeno en un estado arrugado.Estas irregularidades a nanoescala mejoran la interacción entre el grafeno y las cadenas de polímeros.La superficie del grafeno funcionalizado contiene hidroxilo, carboxilo y otros grupos químicos, que pueden formar fuertes enlaces de hidrógeno con polímeros polares como el polimetilmetacrilato.El grafeno tiene una estructura bidimensional única y muchas propiedades excelentes, y tiene un gran potencial de aplicación para mejorar las propiedades térmicas, electromagnéticas y mecánicas del EP.

1. Grafeno en resinas epoxi: mejora de las propiedades electromagnéticas

El grafeno tiene una excelente conductividad eléctrica y propiedades electromagnéticas, y tiene las características de baja dosificación y alta eficiencia.Es un modificador conductivo potencial para la resina epoxi EP.Los investigadores introdujeron GO tratado superficialmente en EP mediante polimerización térmica in situ.Las propiedades integrales de los compuestos GO/EP correspondientes (como propiedades mecánicas, eléctricas y térmicas, etc.) mejoraron significativamente y la conductividad eléctrica aumentó en un orden de magnitud de 6,5.

El grafeno modificado se combina con resina epoxi, agregando un 2 % de grafeno modificado, el módulo de almacenamiento del material compuesto epoxi aumenta en un 113 %, agregando un 4 %, la resistencia aumenta en un 38 %.La resistencia de la resina EP pura es de 10^17 ohm.cm, y la resistencia cae en 6,5 órdenes de magnitud después de agregar óxido de grafeno.

2. Aplicación de grafeno en resina epoxi – conductividad térmica

agregandonanotubos de carbono (CNT)y grafeno a resina epoxi, al agregar 20 % CNT y 20 % GNP, la conductividad térmica del material compuesto puede llegar a 7,3 W/mK.

3. Aplicación de grafeno en resina epoxi – retardante de llama

Al agregar 5% en peso de óxido de grafeno orgánico funcionalizado, el valor de retardante de llama aumentó en un 23,7%, y al agregar 5% en peso, aumentó en un 43,9%.

El grafeno tiene las características de excelente rigidez, estabilidad dimensional y tenacidad.Como modificador de la resina epoxi EP, puede mejorar significativamente las propiedades mecánicas de los materiales compuestos y superar la gran cantidad de rellenos inorgánicos ordinarios y la baja eficiencia de modificación y otras deficiencias.Los investigadores aplicaron nanocompuestos GO/EP modificados químicamente.Cuando w(GO)=0,0375 %, la resistencia a la compresión y la tenacidad de los compuestos correspondientes aumentaron un 48,3 % y un 1185,2 %, respectivamente.Los científicos estudiaron el efecto de modificación de la resistencia a la fatiga y la tenacidad del sistema GO/EP: cuando w(GO) = 0,1 %, el módulo de tracción del compuesto aumentó aproximadamente un 12 %;cuando w(GO) = 1,0 %, la rigidez a la flexión y la resistencia del material compuesto aumentaron un 12 % y un 23 %, respectivamente.