Иако се графен често назива „панацеја“, неоспорно је да има одличне оптичке, електричне и механичке особине, због чега индустрија толико жели да распрши графен као нанопунило у полимерима или неорганској матрици. Иако нема легендарни ефекат „претварања камена у злато“, такође може побољшати део перформанси матрице у одређеном опсегу и проширити опсег њене примене.
Тренутно се уобичајени композитни материјали графена углавном могу поделити на полимерне и керамичке. Постоји више студија о првом.
Епоксидна смола (ЕП), као најчешће коришћена смолна матрица, има одличне адхезионе особине, механичку чврстоћу, отпорност на топлоту и диелектрична својства, али садржи велики број епоксидних група након очвршћавања, а густина умрежавања је превисока, па се добија производи су ломљиви и имају слабу отпорност на удар, електричну и топлотну проводљивост. Графен је најтежа супстанца на свету и има одличну електричну и топлотну проводљивост. Стога, композитни материјал направљен мешањем графена и ЕП има предности оба и има добру примену.
Нано Грапхенеима велику површину, а дисперзија графена на молекуларном нивоу може да формира јак интерфејс са полимером. Функционалне групе као што су хидроксилне групе и производни процес ће претворити графен у наборано стање. Ове неправилности на наноскали побољшавају интеракцију између графена и полимерних ланаца. Површина функционализованог графена садржи хидроксилне, карбоксилне и друге хемијске групе, које могу формирати јаке водоничне везе са поларним полимерима као што је полиметил метакрилат. Графен има јединствену дводимензионалну структуру и многа одлична својства, и има велики потенцијал примене у побољшању термичких, електромагнетних и механичких својстава ЕП.
1. Графен у епоксидним смолама – побољшање електромагнетних својстава
Графен има одличну електричну проводљивост и електромагнетна својства, а има карактеристике ниске дозе и високе ефикасности. То је потенцијални модификатор проводљивости за епоксидну смолу ЕП. Истраживачи су увели површински третирани ГО у ЕП ин ситу термичком полимеризацијом. Свеобухватна својства одговарајућих ГО/ЕП композита (као што су механичка, електрична и термичка својства, итд.) су значајно побољшана, а електрична проводљивост је повећана за 6,5 реда величине.
Модификовани графен је комбинован са епоксидном смолом, додавањем 2% модификованог графена, модул складиштења епоксидног композитног материјала се повећава за 113%, додајући 4%, јачина се повећава за 38%. Отпор чисте ЕП смоле је 10^17 охм.цм, а отпор пада за 6,5 редова величине након додавања графенског оксида.
2. Примена графена у епоксидној смоли – топлотна проводљивост
Додавањеугљеничне наноцеви (ЦНТ)и графена у епоксидну смолу, када се дода 20% ЦНТ и 20% ГНП, топлотна проводљивост композитног материјала може да достигне 7,3В/мК.
3. Примена графена у епоксидној смоли – отпорност на пламен
Приликом додавања 5 теж% органског функционализованог графенског оксида, вредност успоривача пламена је повећана за 23,7%, а при додавању 5 теж% повећана је за 43,9%.
Графен има карактеристике одличне крутости, димензионалне стабилности и жилавости. Као модификатор епоксидне смоле ЕП, може значајно побољшати механичка својства композитних материјала и превазићи велику количину обичних неорганских пунила и ниску ефикасност модификације и друге недостатке. Истраживачи су применили хемијски модификоване ГО/ЕП нанокомпозите. Када је в(ГО)=0,0375%, тлачна чврстоћа и жилавост одговарајућих композита су порасле за 48,3% и 1185,2% респективно. Научници су проучавали ефекат модификације отпорности на замор и жилавост ГО/ЕП система: када је в(ГО) = 0,1%, модул затезања композита се повећао за око 12%; када је в(ГО) = 1,0%, Крутост на савијање и чврстоћа композита су повећане за 12% и 23%, респективно.
Време поста: 21. фебруар 2022