Vaikka grafeenia kutsutaan usein ”ihmelääkkeeksi”, on kiistatonta, että sillä on erinomaiset optiset, sähköiset ja mekaaniset ominaisuudet, minkä vuoksi teollisuus on niin innokas hajauttamaan grafeenia nanofillerinä polymeereissä tai epäorgaanisessa matriisissa. Vaikka sillä ei ole legendaarista vaikutusta "kiven muuttaminen kultaan", se voi myös parantaa osaa matriisin suorituskyvystä tietyllä alueella ja laajentaa sovellusalueensa.

Tällä hetkellä yhteiset grafeenikomposiittimateriaalit voidaan jakaa pääasiassa polymeeripohjaisiin ja keraamisiin pohjaisiin. Entisistä on enemmän tutkimuksia.

Epoksihartsilla (EP), joka on yleisesti käytetty hartsimatriisi, on erinomaiset tarttuvuusominaisuudet, mekaaninen lujuus, lämmönkestävyys ja dielektriset ominaisuudet, mutta se sisältää suuren määrän epoksiryhmiä kovettumisen jälkeen, ja silloitustiheys on liian korkea, joten saadut tuotteet ovat hauraita ja heillä on heikko iskukestävyys, sähköinen ja lämmönjohtavuus. Grafeeni on maailman vaikein aine, ja sillä on erinomainen sähkö- ja lämmönjohtavuus. Siksi yhdistämällä grafeenin ja EP: n yhdistämismateriaali on molempien etuja ja sillä on hyvä sovellusarvo.

     Nanografeenion suuri pinta-ala, ja grafeenin molekyylitason dispersio voi muodostaa voimakkaan rajapinnan polymeeriin. Funktionaaliset ryhmät, kuten hydroksyyliryhmät ja tuotantoprosessi, muuttavat grafeenin ryppyiseksi tilaksi. Nämä nanomittakaavan epäsäännöllisyydet parantavat grafeenin ja polymeeriketjujen välistä vuorovaikutusta. Funktionalisoidun grafeenin pinta sisältää hydroksyyli-, karboksyyli- ja muita kemiallisia ryhmiä, jotka voivat muodostaa voimakkaita vety sidoksia polaaristen polymeerien, kuten polymetyylimetakrylaatin kanssa. Grafeenilla on ainutlaatuinen kaksiulotteinen rakenne ja monet erinomaiset ominaisuudet, ja sillä on suuri käyttöpotentiaali parantamaan EP: n lämpö-, sähkömagneettisia ja mekaanisia ominaisuuksia.

1. Grafeeni epoksihartsissa - sähkömagneettisten ominaisuuksien parantaminen

Grafeenilla on erinomainen sähkönjohtavuus ja sähkömagneettiset ominaisuudet, ja sillä on pienen annosten ja korkean hyötysuhteiden ominaisuudet. Se on potentiaalinen johtava modifikaattori epoksihartsin EP: lle. Tutkijat esittelivät pintakäsitellyt EP: n in situ -lämpöpolymeroinnilla. Vastaavien GO/EP -komposiittien (kuten mekaaniset, sähkö- ja lämpöominaisuudet jne.) Kattavat ominaisuudet paranivat merkittävästi, ja sähkönjohtavuus lisääntyi 6,5 suuruusluokkaa.

Modifioitu grafeeni yhdistetään epoksihartsilla, lisäämällä 2%modifioitua grafeenia, epoksikomposiittimateriaalin varastointimoduuli kasvaa 113%, lisäämällä 4%, lujuus kasvaa 38%. Puhtaan EP -hartsin vastus on 10^17 OHM.CM, ja vastus putoaa 6,5 ​​suuruusluokalla grafeenioksidin lisäämisen jälkeen.

2. grafeenin levitys epoksihartsissa - lämmönjohtavuus

LisäysHiilinanoputket (CNT)ja grafeeni epoksihartsiin, kun lisäät 20 % CNT: tä ja 20 % GNP: tä, komposiittimateriaalin lämmönjohtavuus voi saavuttaa 7,3 W/MK.

3. Grafeenin levitys epoksihartsissa - liekin hidastuminen

Kun lisäät 5 painoprosenttia orgaanista funktionalisoitua grafeenioksidia, liekin hidastin arvo kasvoi 23,7%ja lisättäessä 5 painoprosenttia kasvoi 43,9%.

Grafeenilla on ominaisuudet erinomaisesta jäykkyydestä, ulottuvuudesta ja sitkeydestä. Epoksihartsin EP: n modifikaattorina se voi parantaa merkittävästi komposiittimateriaalien mekaanisia ominaisuuksia ja voittaa suuren määrän tavallisia epäorgaanisia täyteaineita ja alhaisen modifikaatiotehokkuuden ja muut puutteet. Tutkijat sovelsivat kemiallisesti muokattua GO/EP -nanokomposiitteja. Kun W (GO) = 0,0375%, vastaavien komposiittien puristuslujuus ja sitkeys kasvoivat vastaavasti 48,3% ja 1185,2%. Tutkijat tutkivat GO/EP -järjestelmän väsymiskestävyyden ja sitkeyden modifikaatiovaikutusta: Kun W (GO) = 0,1%, komposiitin vetolujuus kasvoi noin 12%; Kun W (GO) = 1,0%, komposiitin taivutusjäykkyys ja lujuus kasvoi vastaavasti 12%ja 23%.