Deși grafenul este adesea supranumit „panaceul”, este incontestabil că are proprietăți optice, electrice și mecanice excelente, motiv pentru care industria este atât de dornică să disperseze grafenul ca nanumplere în polimeri sau matrice anorganică.Deși nu are efectul legendar de a „transforma o piatră în aur”, poate, de asemenea, îmbunătăți o parte din performanța matricei într-un anumit interval și poate extinde domeniul de aplicare.

În prezent, materialele compozite de grafen obișnuite pot fi împărțite în principal în pe bază de polimeri și pe bază de ceramică.Există mai multe studii despre primul.

Rășina epoxidică (EP), ca matrice de rășină utilizată în mod obișnuit, are proprietăți excelente de aderență, rezistență mecanică, rezistență la căldură și proprietăți dielectrice, dar conține un număr mare de grupuri epoxidice după întărire, iar densitatea de reticulare este prea mare, astfel încât rezultatul obținut produsele sunt casante și au o rezistență scăzută la impact, conductivitate electrică și termică.Grafenul este cea mai dură substanță din lume și are o conductivitate electrică și termică excelentă.Prin urmare, materialul compozit realizat prin combinarea grafenului și EP are avantajele ambelor și are o valoare bună de aplicare.

     Nanografenare o suprafață mare, iar dispersia la nivel molecular a grafenului poate forma o interfață puternică cu polimerul.Grupările funcționale precum grupările hidroxil și procesul de producție vor transforma grafenul într-o stare șifonată.Aceste neregularități la scară nanometrică sporesc interacțiunea dintre lanțurile de grafen și polimeri.Suprafața grafenului funcționalizat conține hidroxil, carboxil și alte grupări chimice, care pot forma legături puternice de hidrogen cu polimeri polari, cum ar fi metacrilatul de polimetil.Grafenul are o structură unică bidimensională și multe proprietăți excelente și are un potențial mare de aplicare în îmbunătățirea proprietăților termice, electromagnetice și mecanice ale EP.

1. Grafen în rășini epoxidice – îmbunătățirea proprietăților electromagnetice

Grafenul are o conductivitate electrică excelentă și proprietăți electromagnetice și are caracteristicile unui dozaj scăzut și eficiență ridicată.Este un potențial modificator conductiv pentru rășina epoxidică EP.Cercetătorii au introdus GO tratat la suprafață în EP prin polimerizare termică in situ.Proprietățile cuprinzătoare ale compozitelor GO/EP corespunzătoare (cum ar fi proprietățile mecanice, electrice și termice etc.) au fost îmbunătățite semnificativ, iar conductivitatea electrică a fost crescută cu 6,5 ordin de mărime.

Grafenul modificat este compus cu rășină epoxidică, adăugând 2% grafen modificat, modulul de stocare al materialului compozit epoxidic crește cu 113%, adăugând 4%, rezistența crește cu 38%.Rezistența rășinii pure EP este de 10^17 ohm.cm, iar rezistența scade cu 6,5 ordine de mărime după adăugarea oxidului de grafen.

2. Aplicarea grafenului in rasina epoxidica – conductivitate termica

Adăugândnanotuburi de carbon (CNT)și grafen la rășină epoxidică, atunci când se adaugă 20% CNT și 20% GNP, conductivitatea termică a materialului compozit poate ajunge la 7,3 W/mK.

3. Aplicarea grafenului în rășină epoxidică – ignifugare

La adăugarea a 5% în greutate oxid de grafen organic funcționalizat, valoarea ignifugului a crescut cu 23,7%, iar la adăugarea a 5% în greutate, a crescut cu 43,9%.

Grafenul are caracteristicile de rigiditate excelentă, stabilitate dimensională și duritate.Ca modificator al rășinii epoxidice EP, poate îmbunătăți în mod semnificativ proprietățile mecanice ale materialelor compozite și poate depăși cantitatea mare de umpluturi anorganice obișnuite și eficiența redusă a modificării și alte neajunsuri.Cercetătorii au aplicat nanocompozite GO/EP modificate chimic.Când w(GO)=0,0375%, rezistența la compresiune și tenacitatea compozitelor corespunzătoare au crescut cu 48,3% și, respectiv, 1185,2%.Oamenii de știință au studiat efectul de modificare a rezistenței la oboseală și tenacității sistemului GO/EP: când w(GO) = 0,1%, modulul de tracțiune al compozitului a crescut cu aproximativ 12%;când w(GO) = 1,0%, rigiditatea la încovoiere și rezistența compozitului au fost crescute cu 12% și, respectiv, 23%.