Aunque a menudo se denomina al grafeno “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 nanorelleno en polímeros o matrices inorgánicas. Aunque no tiene el efecto legendario de “convertir una piedra en oro”, también puede mejorar parte del rendimiento de la matriz dentro de un cierto rango y ampliar su rango de aplicación.

 

En la actualidad, los materiales compuestos de grafeno comunes se pueden dividir principalmente en polímeros y cerámicos. 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 la obtenida Los productos son frágiles 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 una gran superficie y la dispersión de grafeno a nivel molecular puede formar una interfaz fuerte 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 polimetacrilato de metilo. 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 dosis y alta eficiencia. Es un potencial modificador conductor de la resina epoxi EP. Los investigadores introdujeron GO con superficie tratada 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 6,5 órdenes de magnitud.

 

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 6,5 órdenes de magnitud después de agregar óxido de grafeno.

 

2. Aplicación de grafeno en resina epoxi – conductividad térmica

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

 

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

Al agregar un 5% en peso de óxido de grafeno funcionalizado orgánico, el valor de retardante de llama aumentó en un 23,7%, y al agregar un 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 cargas inorgánicas ordinarias 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 en un 48,3% y 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 compuesto aumentaron en un 12% y un 23%, respectivamente.

 


Hora de publicación: 21 de febrero de 2022

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