Sebbene il grafene sia spesso soprannominato "la panacea", è innegabile che abbia eccellenti proprietà ottiche, elettriche e meccaniche, motivo per cui l'industria è così desiderosa di disperdere il grafene come nanoriempitivo in polimeri o matrici inorganiche.Sebbene non abbia il leggendario effetto di "trasformare una pietra in oro", può anche migliorare parte delle prestazioni della matrice entro un certo intervallo ed espandere il suo campo di applicazione.

Allo stato attuale, i comuni materiali compositi di grafene possono essere principalmente suddivisi in a base di polimeri e a base di ceramica.Ci sono più studi sul primo.

La resina epossidica (EP), come matrice di resina comunemente usata, ha eccellenti proprietà di adesione, resistenza meccanica, resistenza al calore e proprietà dielettriche, ma contiene un gran numero di gruppi epossidici dopo l'indurimento e la densità di reticolazione è troppo alta, quindi il risultato ottenuto i prodotti sono fragili e hanno scarsa resistenza agli urti, conduttività elettrica e termica.Il grafene è la sostanza più dura al mondo e ha un'eccellente conducibilità elettrica e termica.Pertanto, il materiale composito ottenuto dalla combinazione di grafene ed EP presenta i vantaggi di entrambi e ha un buon valore applicativo.

     Nanografeneha un'ampia area superficiale e la dispersione a livello molecolare del grafene può formare una forte interfaccia con il polimero.Gruppi funzionali come i gruppi idrossilici e il processo di produzione trasformeranno il grafene in uno stato rugoso.Queste irregolarità su scala nanometrica migliorano l'interazione tra il grafene e le catene polimeriche.La superficie del grafene funzionalizzato contiene gruppi idrossilici, carbossilici e altri gruppi chimici, che possono formare forti legami idrogeno con polimeri polari come il polimetilmetacrilato.Il grafene ha una struttura bidimensionale unica e molte proprietà eccellenti e ha un grande potenziale applicativo nel migliorare le proprietà termiche, elettromagnetiche e meccaniche dell'EP.

1. Grafene nelle resine epossidiche – miglioramento delle proprietà elettromagnetiche

Il grafene ha un'eccellente conduttività elettrica e proprietà elettromagnetiche e ha le caratteristiche di basso dosaggio e alta efficienza.È un potenziale modificatore conduttivo per la resina epossidica EP.I ricercatori hanno introdotto GO trattato in superficie in EP mediante polimerizzazione termica in situ.Le proprietà complete dei corrispondenti compositi GO/EP (quali proprietà meccaniche, elettriche e termiche, ecc.) sono state notevolmente migliorate e la conduttività elettrica è stata aumentata di 6,5 ordini di grandezza.

Il grafene modificato è composto con resina epossidica, aggiungendo il 2% di grafene modificato, il modulo di conservazione del materiale composito epossidico aumenta del 113%, aggiungendo il 4%, la resistenza aumenta del 38%.La resistenza della resina EP pura è di 10^17 ohm.cm e la resistenza diminuisce di 6,5 ordini di grandezza dopo l'aggiunta di ossido di grafene.

2. Applicazione di grafene in resina epossidica – conducibilità termica

Aggiuntananotubi di carbonio (CNT)e grafene alla resina epossidica, aggiungendo il 20% di CNT e il 20% di PNL, la conduttività termica del materiale composito può raggiungere i 7,3 W/mK.

3. Applicazione di grafene in resina epossidica - ritardante di fiamma

Quando si aggiunge il 5% in peso di ossido di grafene funzionalizzato organico, il valore di ritardante di fiamma aumenta del 23,7% e quando si aggiunge il 5% in peso aumenta del 43,9%.

Il grafene ha le caratteristiche di eccellente rigidità, stabilità dimensionale e tenacità.Come modificatore della resina epossidica EP, può migliorare significativamente le proprietà meccaniche dei materiali compositi e superare la grande quantità di riempitivi inorganici ordinari e la bassa efficienza di modifica e altre carenze.I ricercatori hanno applicato nanocompositi GO/EP modificati chimicamente.Quando w(GO)=0,0375%, la resistenza alla compressione e la tenacità dei compositi corrispondenti sono aumentate rispettivamente del 48,3% e del 1185,2%.Gli scienziati hanno studiato l'effetto di modifica della resistenza alla fatica e della tenacità del sistema GO/EP: quando w(GO) = 0,1%, il modulo di trazione del composito è aumentato di circa il 12%;quando w(GO) = 1,0%, la rigidità alla flessione e la resistenza del composito sono aumentate rispettivamente del 12% e del 23%.