Хотя графен часто называют «панацеей», нельзя отрицать, что он обладает отличными оптическими, электрическими и механическими свойствами, поэтому промышленность так стремится использовать графен в качестве нанонаполнителя в полимерах или неорганической матрице.Хотя он и не обладает легендарным эффектом «превращения камня в золото», он также может улучшить часть характеристик матрицы в определенном диапазоне и расширить область ее применения.

В настоящее время обычные графеновые композитные материалы можно в основном разделить на полимерные и керамические.Есть больше исследований по первому.

Эпоксидная смола (ЭП), как обычно используемая смоляная матрица, обладает превосходными адгезионными свойствами, механической прочностью, термостойкостью и диэлектрическими свойствами, но после отверждения она содержит большое количество эпоксидных групп, а плотность сшивания слишком высока, поэтому получаемые изделия хрупкие и имеют плохую ударопрочность, электрическую и теплопроводность.Графен — самое твердое вещество в мире, обладающее отличной электропроводностью и теплопроводностью.Таким образом, композитный материал, изготовленный путем соединения графена и EP, обладает преимуществами обоих и имеет хорошую практическую ценность.

     Нано графенимеет большую площадь поверхности, а дисперсия графена на молекулярном уровне может образовывать прочную поверхность раздела с полимером.Функциональные группы, такие как гидроксильные группы, и производственный процесс превратят графен в морщинистое состояние.Эти наноразмерные неровности усиливают взаимодействие между графеном и полимерными цепями.Поверхность функционализированного графена содержит гидроксильные, карбоксильные и другие химические группы, которые могут образовывать прочные водородные связи с полярными полимерами, такими как полиметилметакрилат.Графен обладает уникальной двумерной структурой и многими превосходными свойствами, а также имеет большой потенциал применения для улучшения тепловых, электромагнитных и механических свойств EP.

1. Графен в эпоксидных смолах — улучшение электромагнитных свойств.

Графен обладает отличной электропроводностью и электромагнитными свойствами, а также низкой дозировкой и высокой эффективностью.Это потенциальный проводящий модификатор для эпоксидной смолы EP.Исследователи внедрили GO с обработанной поверхностью в EP путем термической полимеризации на месте.Комплексные свойства соответствующих композитов ОГ/ЭП (такие как механические, электрические, термические свойства и др.) были значительно улучшены, а электропроводность увеличена на 6,5 порядка.

Модифицированный графен смешивают с эпоксидной смолой, добавляя 2% модифицированного графена, модуль упругости эпоксидного композиционного материала увеличивается на 113%, добавляя 4%, прочность увеличивается на 38%.Сопротивление чистой смолы EP составляет 10^17 Ом·см, а после добавления оксида графена сопротивление падает на 6,5 порядка.

2. Применение графена в эпоксидной смоле – теплопроводность

Добавлениеуглеродные нанотрубки (УНТ)и графена к эпоксидной смоле, при добавлении 20 % УНТ и 20 % ЗНП теплопроводность композиционного материала может достигать 7,3 Вт/мК.

3. Применение графена в эпоксидной смоле – огнестойкость

При добавлении 5 мас. % органического функционализированного оксида графена показатель огнестойкости увеличился на 23,7 %, а при добавлении 5 мас. % увеличился на 43,9 %.

Графен обладает такими характеристиками, как превосходная жесткость, стабильность размеров и ударная вязкость.В качестве модификатора эпоксидной смолы EP он может значительно улучшить механические свойства композитных материалов и преодолеть большое количество обычных неорганических наполнителей, низкую эффективность модификации и другие недостатки.Исследователи применили химически модифицированные нанокомпозиты GO/EP.При w(GO)=0,0375% прочность на сжатие и ударная вязкость соответствующих композитов увеличились на 48,3% и 1185,2% соответственно.Ученые изучили влияние модификации сопротивления усталости и ударной вязкости системы GO/EP: при w(GO) = 0,1 % модуль упругости композита увеличился примерно на 12 %;когда w(GO) = 1,0%, жесткость на изгиб и прочность композита увеличились на 12% и 23%, соответственно.