گرچه گرافن اغلب به عنوان نوش دارو شناخته می شود، اما غیرقابل انکار است که دارای خواص نوری، الکتریکی و مکانیکی عالی است، به همین دلیل است که صنعت بسیار مشتاق است گرافن را به عنوان یک نانوپرکننده در پلیمرها یا ماتریس معدنی پراکنده کند.اگرچه اثر افسانه ای "تبدیل سنگ به طلا" را ندارد، اما می تواند بخشی از عملکرد ماتریس را در محدوده خاصی بهبود بخشد و دامنه کاربرد آن را گسترش دهد.

در حال حاضر، مواد مرکب گرافن رایج را می توان به طور عمده به پایه پلیمری و مبتنی بر سرامیک تقسیم کرد.مطالعات بیشتری در مورد اولی وجود دارد.

رزین اپوکسی (EP)، به عنوان یک ماتریس رزینی معمولی، دارای خواص چسبندگی عالی، استحکام مکانیکی، مقاومت در برابر حرارت و خواص دی الکتریک است، اما حاوی تعداد زیادی گروه اپوکسی پس از پخت است و چگالی اتصال عرضی بسیار زیاد است، بنابراین به دست آمده محصولات شکننده هستند و مقاومت در برابر ضربه، هدایت الکتریکی و حرارتی ضعیفی دارند.گرافن سخت ترین ماده در جهان است و رسانایی الکتریکی و حرارتی بسیار خوبی دارد.بنابراین، ماده کامپوزیت ساخته شده از ترکیب گرافن و EP دارای مزایای هر دو است و ارزش کاربردی خوبی دارد.

     نانو گرافندارای سطح وسیعی است و پراکندگی در سطح مولکولی گرافن می تواند یک رابط قوی با پلیمر ایجاد کند.گروه های عملکردی مانند گروه های هیدروکسیل و فرآیند تولید، گرافن را به حالت چروک تبدیل می کند.این بی‌نظمی‌ها در مقیاس نانو برهمکنش بین زنجیره‌های گرافن و پلیمری را افزایش می‌دهند.سطح گرافن عامل دار حاوی هیدروکسیل، کربوکسیل و سایر گروه های شیمیایی است که می توانند پیوندهای هیدروژنی قوی با پلیمرهای قطبی مانند پلی متیل متاکریلات ایجاد کنند.گرافن دارای ساختار دو بعدی منحصر به فرد و خواص بسیار عالی است و پتانسیل کاربرد زیادی در بهبود خواص حرارتی، الکترومغناطیسی و مکانیکی EP دارد.

1. گرافن در رزین های اپوکسی - بهبود خواص الکترومغناطیسی

گرافن دارای رسانایی الکتریکی و خواص الکترومغناطیسی عالی است و دارای ویژگی های دوز کم و کارایی بالا است.این یک اصلاح کننده رسانای بالقوه برای رزین اپوکسی EP است.محققان GO را با استفاده از پلیمریزاسیون حرارتی درجا وارد EP کردند.خواص جامع کامپوزیت های GO/EP مربوطه (مانند خواص مکانیکی، الکتریکی و حرارتی و غیره) به طور قابل توجهی بهبود یافته و هدایت الکتریکی به میزان 6.5 مرتبه افزایش یافته است.

گرافن اصلاح شده با رزین اپوکسی ترکیب می شود، با افزودن 2٪ گرافن اصلاح شده، مدول ذخیره سازی مواد کامپوزیت اپوکسی تا 113٪ افزایش می یابد، اضافه کردن 4٪، استحکام 38٪ افزایش می یابد.مقاومت رزین EP خالص 10^17 اهم سانتی‌متر است و پس از افزودن اکسید گرافن، مقاومت 6.5 مرتبه قدر کاهش می‌یابد.

2. کاربرد گرافن در رزین اپوکسی - هدایت حرارتی

اضافه كردننانولوله های کربنی (CNTs)و گرافن به رزین اپوکسی، با افزودن 20% CNT و 20% GNP، هدایت حرارتی مواد کامپوزیت می تواند به 7.3W/mK برسد.

3. کاربرد گرافن در رزین اپوکسی - ضد شعله

با افزودن 5 درصد وزنی اکسید گرافن عامل دار آلی، مقدار بازدارنده شعله 23.7 درصد و با افزودن 5 درصد وزنی 43.9 درصد افزایش یافت.

گرافن دارای ویژگی های سفتی عالی، پایداری ابعادی و چقرمگی است.به عنوان یک اصلاح کننده رزین اپوکسی EP، می تواند به طور قابل توجهی خواص مکانیکی مواد کامپوزیت را بهبود بخشد و بر مقدار زیادی پرکننده های غیر آلی معمولی و راندمان اصلاح کم و سایر کاستی ها غلبه کند.محققان از نانوکامپوزیت های GO/EP اصلاح شده شیمیایی استفاده کردند.هنگامی که w(GO) = 0.0375٪، استحکام فشاری و چقرمگی کامپوزیت های مربوطه به ترتیب 48.3٪ و 1185.2٪ افزایش یافت.دانشمندان اثر اصلاح مقاومت در برابر خستگی و چقرمگی سیستم GO/EP را مطالعه کردند: وقتی w(GO) = 0.1٪، مدول کشش کامپوزیت حدود 12٪ افزایش یافت.هنگامی که w(GO) = 1.0٪، سفتی خمشی و استحکام کامپوزیت به ترتیب 12٪ و 23٪ افزایش یافت.