למרות שגרפן מכונה לעתים קרובות "תרופת הפלא", אין להכחיש שיש לו תכונות אופטיות, חשמליות ומכניות מצוינות, וזו הסיבה שהתעשייה כל כך להוטה לפזר גרפן כחומר ננו-מילוי בפולימרים או במטריצה ​​אנאורגנית.למרות שאין לו את ההשפעה האגדית של "הפיכת אבן לזהב", היא גם יכולה לשפר חלק מהביצועים של המטריצה ​​בטווח מסוים ולהרחיב את טווח היישום שלה.

כיום, ניתן לחלק את החומרים המרוכבים של גרפן הנפוצים בעיקר על בסיס פולימרים ועל בסיס קרמי.יש עוד מחקרים על הראשון.

שרף אפוקסי (EP), כמטריצת שרף נפוצה, הוא בעל תכונות הידבקות מצוינות, חוזק מכני, עמידות בחום ותכונות דיאלקטריות, אך הוא מכיל מספר רב של קבוצות אפוקסי לאחר ריפוי, וצפיפות ההצלבה גבוהה מדי, כך שהתקבל מוצרים שבירים ובעלי עמידות פגיעה, מוליכות חשמלית ותרמית גרועה.הגרפן הוא החומר הקשה ביותר בעולם ובעל מוליכות חשמלית ותרמית מצוינת.לכן, לחומר המרוכב המיוצר על ידי שילוב גרפן ו-EP יש את היתרונות של שניהם ויש לו ערך יישום טוב.

     ננו גרפןבעל שטח פנים גדול, והפיזור ברמה המולקולרית של גרפן יכול ליצור ממשק חזק עם הפולימר.קבוצות פונקציונליות כמו קבוצות הידרוקסיל ותהליך הייצור יהפכו את הגרפן למצב מקומט.אי סדרים אלה בקנה מידה ננו משפר את האינטראקציה בין גרפן לשרשראות פולימר.פני השטח של גרפן פונקציונלי מכילים הידרוקסיל, קרבוקסיל וקבוצות כימיות אחרות, שיכולות ליצור קשרי מימן חזקים עם פולימרים קוטביים כגון פולימתיל מתאקרילט.לגרפן מבנה דו מימדי ייחודי ותכונות מצוינות רבות, ובעל פוטנציאל יישום גדול בשיפור התכונות התרמיות, האלקטרומגנטיות והמכניות של EP.

1. גרפן בשרף אפוקסי - שיפור תכונות אלקטרומגנטיות

לגרפן מוליכות חשמלית מצוינת ותכונות אלקטרומגנטיות, ויש לו מאפיינים של מינון נמוך ויעילות גבוהה.זהו משנה מוליך פוטנציאלי עבור EP שרף אפוקסי.החוקרים הכניסו GO שעבר טיפול פני השטח ל-EP על ידי פילמור תרמי במקום.המאפיינים המקיפים של חומרי ה-GO/EP המתאימים (כגון מאפיינים מכניים, חשמליים ותרמיים וכו') שופרו משמעותית, והמוליכות החשמלית גדלה בסדר גודל של 6.5.

גרפן שונה מורכב עם שרף אפוקסי, הוספת 2% של גרפן שונה, מודול האחסון של חומר מרוכב אפוקסי גדל ב-113%, הוספת 4%, החוזק גדל ב-38%.ההתנגדות של שרף EP טהור היא 10^17 אוהם.ס"מ, וההתנגדות יורדת ב-6.5 סדרי גודל לאחר הוספת תחמוצת גרפן.

2. יישום גרפן בשרף אפוקסי – מוליכות תרמית

מוֹסִיףננו-צינוריות פחמן (CNT)וגרפן לשרף אפוקסי, כאשר מוסיפים 20% CNTs ו-20%GNPs, המוליכות התרמית של החומר המרוכב יכולה להגיע ל-7.3W/mK.

3. יישום גרפן בשרף אפוקסי - מעכב בעירה

בעת הוספת 5% משקל גרפן אוקסיד פונקציונלי אורגני, ערך מעכב הבעירה עלה ב-23.7%, ובהוספת 5% משקל, עלה ב-43.9%.

לגרפן יש מאפיינים של קשיחות מעולה, יציבות מימדית וקשיחות.כמשנה של שרף אפוקסי EP, הוא יכול לשפר באופן משמעותי את התכונות המכניות של חומרים מרוכבים, ולהתגבר על הכמות הגדולה של חומרי מילוי אנאורגניים רגילים ויעילות שינוי נמוכה וחסרונות אחרים.החוקרים יישמו ננו מרוכבים של GO/EP שעברו שינוי כימי.כאשר w(GO)=0.0375%, חוזק הלחיצה והקשיחות של החומרים המרוכבים המתאימים עלו ב-48.3% וב-1185.2% בהתאמה.המדענים חקרו את השפעת השינוי של עמידות עייפות וקשיחות של מערכת GO/EP: כאשר w(GO) = 0.1%, מודול המתיחה של המרוכב גדל בכ-12%;כאשר w(GO) = 1.0%, קשיחות הכפיפה והחוזק של המרוכב גדלו ב-12% וב-23%, בהתאמה.