Embora o grafeno seja frequentemente apelidado de “a panacéia”, é inegável que ele possui excelentes propriedades ópticas, elétricas e mecânicas, razão pela qual a indústria está tão interessada em dispersar o grafeno como um nanofiller em polímeros ou matrizes inorgânicas.Embora não tenha o lendário efeito de “transformar pedra em ouro”, também pode melhorar parte do desempenho da matriz dentro de uma determinada faixa e ampliar sua faixa de aplicação.

Atualmente, os materiais compostos de grafeno comuns podem ser divididos principalmente em à base de polímero e à base de cerâmica.Existem mais estudos sobre o primeiro.

A resina epóxi (EP), como matriz de resina comumente usada, possui excelentes propriedades de adesão, resistência mecânica, resistência ao calor e propriedades dielétricas, mas contém um grande número de grupos epóxi após a cura e a densidade de reticulação é muito alta, portanto, o resultado obtido os produtos são quebradiços e têm baixa resistência ao impacto, condutividade elétrica e térmica.O grafeno é a substância mais dura do mundo e possui excelente condutividade elétrica e térmica.Portanto, o material composto feito pela combinação de grafeno e EP tem as vantagens de ambos e tem bom valor de aplicação.

     Nano Grafenotem uma grande área de superfície e a dispersão em nível molecular do grafeno pode formar uma forte interface com o polímero.Grupos funcionais como grupos hidroxila e o processo de produção transformarão o grafeno em um estado enrugado.Essas irregularidades em nanoescala aumentam a interação entre o grafeno e as cadeias poliméricas.A superfície do grafeno funcionalizado contém hidroxila, carboxila e outros grupos químicos, que podem formar fortes ligações de hidrogênio com polímeros polares, como o polimetilmetacrilato.O grafeno tem uma estrutura bidimensional única e muitas propriedades excelentes, e tem grande potencial de aplicação para melhorar as propriedades térmicas, eletromagnéticas e mecânicas do EP.

1. Grafeno em resinas epóxi – melhorando as propriedades eletromagnéticas

O grafeno possui excelente condutividade elétrica e propriedades eletromagnéticas e possui características de baixa dosagem e alta eficiência.É um potencial modificador condutivo para a resina epóxi EP.Os pesquisadores introduziram GO tratado na superfície em EP por polimerização térmica in-situ.As propriedades abrangentes dos compósitos GO/EP correspondentes (tais como propriedades mecânicas, elétricas e térmicas, etc.) foram significativamente melhoradas e a condutividade elétrica foi aumentada em 6,5 ordens de grandeza.

O grafeno modificado é composto com resina epóxi, adicionando 2% de grafeno modificado, o módulo de armazenamento do material composto epóxi aumenta em 113%, adicionando 4%, a resistência aumenta em 38%.A resistência da resina EP pura é de 10^17 ohm.cm, e a resistência cai 6,5 ordens de magnitude após a adição de óxido de grafeno.

2. Aplicação de grafeno em resina epóxi – condutividade térmica

Adicionandonanotubos de carbono (CNTs)e grafeno à resina epóxi, ao adicionar 20% CNTs e 20%GNPs, a condutividade térmica do material composto pode chegar a 7,3W/mK.

3. Aplicação de grafeno em resina epóxi – retardante de chama

Ao adicionar 5% em peso de óxido de grafeno funcionalizado orgânico, o valor do retardador de chama aumentou 23,7% e, ao adicionar 5% em peso, aumentou 43,9%.

O grafeno tem as características de excelente rigidez, estabilidade dimensional e tenacidade.Como um modificador de resina epóxi EP, pode melhorar significativamente as propriedades mecânicas de materiais compósitos e superar a grande quantidade de enchimentos inorgânicos comuns e baixa eficiência de modificação e outras deficiências.Os pesquisadores aplicaram nanocompósitos GO/EP quimicamente modificados.Quando w(GO)=0,0375%, a resistência à compressão e a tenacidade dos compósitos correspondentes aumentaram 48,3% e 1185,2%, respectivamente.Os cientistas estudaram o efeito da modificação da resistência à fadiga e tenacidade do sistema GO/EP: quando w(GO) = 0,1%, o módulo de tração do compósito aumentou cerca de 12%;quando w(GO) = 1,0%, a rigidez à flexão e resistência do compósito foram aumentadas em 12% e 23%, respectivamente.