Meskipun graphene sering dijuluki sebagai “obat mujarab”, tidak dapat disangkal bahwa graphene memiliki sifat optik, listrik, dan mekanik yang sangat baik, itulah sebabnya industri sangat tertarik untuk membubarkan graphene sebagai nanofiller dalam polimer atau matriks anorganik. Meskipun tidak memiliki efek legendaris “mengubah batu menjadi emas”, ini juga dapat meningkatkan sebagian kinerja matriks dalam rentang tertentu dan memperluas jangkauan penerapannya.

Saat ini, material komposit graphene yang umum dapat dibagi menjadi berbasis polimer dan berbasis keramik. Ada lebih banyak penelitian tentang yang pertama.

Resin epoksi (EP), sebagai matriks resin yang umum digunakan, memiliki sifat adhesi yang sangat baik, kekuatan mekanik, ketahanan panas dan sifat dielektrik, tetapi mengandung sejumlah besar gugus epoksi setelah proses pengawetan, dan kepadatan ikatan silang terlalu tinggi, sehingga diperoleh produk rapuh dan memiliki ketahanan benturan, konduktivitas listrik dan panas yang buruk. Graphene adalah zat terkeras di dunia dan memiliki konduktivitas listrik dan termal yang sangat baik. Oleh karena itu, material komposit yang dibuat dengan menggabungkan graphene dan EP memiliki keunggulan keduanya dan memiliki nilai aplikasi yang baik.

     Nano Grafenamemiliki luas permukaan yang besar, dan dispersi graphene tingkat molekul dapat membentuk antarmuka yang kuat dengan polimer. Gugus fungsi seperti gugus hidroksil dan proses produksinya akan mengubah graphene menjadi keriput. Ketidakteraturan skala nano ini meningkatkan interaksi antara graphene dan rantai polimer. Permukaan graphene yang difungsikan mengandung hidroksil, karboksil, dan gugus kimia lainnya, yang dapat membentuk ikatan hidrogen yang kuat dengan polimer polar seperti polimetil metakrilat. Graphene memiliki struktur dua dimensi yang unik dan banyak sifat yang sangat baik, serta memiliki potensi penerapan yang besar dalam meningkatkan sifat termal, elektromagnetik, dan mekanik EP.

1. Grafena dalam resin epoksi – meningkatkan sifat elektromagnetik

Graphene memiliki konduktivitas listrik dan sifat elektromagnetik yang sangat baik, serta memiliki karakteristik dosis rendah dan efisiensi tinggi. Ini adalah pengubah konduktif potensial untuk EP resin epoksi. Para peneliti memperkenalkan GO yang diolah di permukaan ke dalam EP melalui polimerisasi termal in-situ. Sifat komprehensif komposit GO/EP yang sesuai (seperti sifat mekanik, listrik dan termal, dll.) meningkat secara signifikan, dan konduktivitas listrik meningkat sebesar 6,5 kali lipat.

Graphene yang dimodifikasi digabungkan dengan resin epoksi, menambahkan 2% graphene yang dimodifikasi, modulus penyimpanan bahan komposit epoksi meningkat sebesar 113%, menambahkan 4%, kekuatan meningkat sebesar 38%. Resistansi resin EP murni adalah 10^17 ohm.cm, dan resistansi turun 6,5 lipat setelah menambahkan graphene oksida.

2. Penerapan graphene dalam resin epoksi – konduktivitas termal

Menambahkankarbon nanotube (CNT)dan graphene ke resin epoksi, ketika menambahkan 20% CNT dan 20% GNP, konduktivitas termal material komposit dapat mencapai 7,3W/mK.

3. Penerapan graphene dalam resin epoksi – penghambat api

Ketika menambahkan 5% berat graphene oksida organik yang difungsikan, nilai penghambat api meningkat sebesar 23,7%, dan ketika menambahkan 5% berat, meningkat sebesar 43,9%.

Graphene memiliki karakteristik kekakuan, stabilitas dimensi, dan ketangguhan yang sangat baik. Sebagai pengubah EP resin epoksi, ia dapat secara signifikan meningkatkan sifat mekanik material komposit, dan mengatasi sejumlah besar pengisi anorganik biasa dan efisiensi modifikasi yang rendah serta kekurangan lainnya. Para peneliti menerapkan nanokomposit GO/EP yang dimodifikasi secara kimia. Ketika w(GO)=0,0375%, kekuatan tekan dan ketangguhan komposit terkait meningkat masing-masing sebesar 48,3% dan 1185,2%. Para ilmuwan mempelajari efek modifikasi ketahanan lelah dan ketangguhan sistem GO/EP: ketika w(GO) = 0,1%, modulus tarik komposit meningkat sekitar 12%; ketika w(GO) = 1,0%, kekakuan lentur dan kekuatan komposit meningkat masing-masing sebesar 12% dan 23%.