Vaikka grafeenia kutsutaan usein "ihmelääkkeeksi", on kiistatonta, että sillä on erinomaiset optiset, sähköiset ja mekaaniset ominaisuudet, minkä vuoksi teollisuus on niin innokas dispergoimaan grafeenia nanotäyteaineena polymeereihin tai epäorgaaniseen matriisiin.Vaikka sillä ei ole legendaarista vaikutusta "kiven muuttamiseen kullaksi", se voi myös parantaa osaa matriisin suorituskyvystä tietyllä alueella ja laajentaa sen käyttöaluetta.

Tällä hetkellä yleiset grafeenikomposiittimateriaalit voidaan jakaa pääasiassa polymeeripohjaisiin ja keramiikkapohjaisiin.Edellisestä on enemmän tutkimuksia.

Epoksihartsilla (EP), yleisesti käytettynä hartsimatriisina, on erinomaiset adheesio-ominaisuudet, mekaaninen lujuus, lämmönkestävyys ja dielektriset ominaisuudet, mutta se sisältää suuren määrän epoksiryhmiä kovettumisen jälkeen ja silloitustiheys on liian korkea, joten saatu tuotteet ovat hauraita ja niillä on huono iskunkestävyys, sähkö- ja lämmönjohtavuus.Grafeeni on maailman kovin aine ja sillä on erinomainen sähkön- ja lämmönjohtavuus.Siksi grafeenia ja EP:tä yhdistämällä valmistetulla komposiittimateriaalilla on molempien edut ja hyvä käyttöarvo.

     Nano grafeenisillä on suuri pinta-ala, ja grafeenin molekyylitason dispersio voi muodostaa vahvan rajapinnan polymeerin kanssa.Funktionaaliset ryhmät, kuten hydroksyyliryhmät ja tuotantoprosessi muuttavat grafeenin ryppyiseen tilaan.Nämä nanomittakaavan epäsäännöllisyydet tehostavat grafeeni- ja polymeeriketjujen välistä vuorovaikutusta.Funktionalisoidun grafeenin pinta sisältää hydroksyyli-, karboksyyli- ja muita kemiallisia ryhmiä, jotka voivat muodostaa vahvoja vetysidoksia polaaristen polymeerien, kuten polymetyylimetakrylaatin, kanssa.Grafeenilla on ainutlaatuinen kaksiulotteinen rakenne ja monia erinomaisia ​​ominaisuuksia, ja sillä on suuri sovelluspotentiaali parantaa EP:n lämpö-, sähkömagneettisia ja mekaanisia ominaisuuksia.

1. Grafeeni epoksihartseissa – parantaa sähkömagneettisia ominaisuuksia

Grafeenilla on erinomainen sähkönjohtavuus ja sähkömagneettiset ominaisuudet, ja sillä on alhainen annostus ja korkea hyötysuhde.Se on potentiaalinen johtava modifiointiaine epoksihartsi EP:lle.Tutkijat lisäsivät pintakäsiteltyä GO:ta EP:hen in situ lämpöpolymeroinnilla.Vastaavien GO/EP-komposiittien kattavat ominaisuudet (kuten mekaaniset, sähköiset ja lämpöominaisuudet jne.) paranivat merkittävästi ja sähkönjohtavuus parani 6,5 suuruusluokkaa.

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

2. Grafeenin käyttö epoksihartsissa – lämmönjohtavuus

Lisätäänhiilinanoputket (CNT)ja grafeeni epoksihartsiin, kun lisätään 20 % CNT:tä ja 20 % GNP:tä, komposiittimateriaalin lämmönjohtavuus voi olla 7,3 W/mK.

3. Grafeenin käyttö epoksihartsissa – palonesto

Kun lisättiin 5 painoprosenttia orgaanista funktionalisoitua grafeenioksidia, palonestoarvo kasvoi 23,7 % ja lisättäessä 5 painoprosenttia 43,9 %.

Grafeenin ominaisuudet ovat erinomainen jäykkyys, mittavakaus ja sitkeys.Epoksihartsin EP modifioijana se voi parantaa merkittävästi komposiittimateriaalien mekaanisia ominaisuuksia ja voittaa suuren määrän tavallisia epäorgaanisia täyteaineita ja alhaista modifiointitehokkuutta ja muita puutteita.Tutkijat käyttivät kemiallisesti muunneltuja GO/EP-nanokomposiitteja.Kun w(GO) = 0,0375 %, vastaavien komposiittien puristuslujuus ja sitkeys kasvoivat 48,3 % ja 1185,2 %.Tiedemiehet tutkivat GO/EP-järjestelmän väsymiskestävyyden ja sitkeyden muutosvaikutusta: kun w(GO) = 0,1 %, komposiitin vetomoduuli kasvoi noin 12 %;kun w(GO) = 1,0 %, komposiitin taivutusjäykkyys ja lujuus lisääntyivät vastaavasti 12 % ja 23 %.