Хоча графен часто називають «панацеєю», незаперечним є той факт, що він має відмінні оптичні, електричні та механічні властивості, тому промисловість так прагне диспергувати графен як нанонаповнювач у полімерах або неорганічній матриці.Хоча він не має легендарного ефекту «перетворення каменю на золото», він також може покращити частину продуктивності матриці в певному діапазоні та розширити діапазон її застосування.

В даний час поширені графенові композитні матеріали можна в основному розділити на полімерні та керамічні.Про перше є більше досліджень.

Епоксидна смола (EP), як широко використовувана смоляна матриця, має відмінні адгезійні властивості, механічну міцність, термостійкість і діелектричні властивості, але вона містить велику кількість епоксидних груп після затвердіння, а щільність зшивання занадто висока, тому отриманий вироби крихкі і мають погану ударостійкість, електро- і теплопровідність.Графен є найтвердішою речовиною у світі та має чудову електро- та теплопровідність.Таким чином, композитний матеріал, виготовлений шляхом змішування графену та EP, має переваги обох і має хорошу прикладну цінність.

     Нано графенмає велику площу поверхні, а дисперсія графену на молекулярному рівні може утворювати міцну межу з полімером.Функціональні групи, такі як гідроксильні групи, і процес виробництва перетворять графен у зморшкуватий стан.Ці нанорозмірні нерівності посилюють взаємодію між графеном і полімерними ланцюгами.Поверхня функціонального графену містить гідроксильні, карбоксильні та інші хімічні групи, які можуть утворювати міцні водневі зв’язки з полярними полімерами, такими як поліметилметакрилат.Графен має унікальну двовимірну структуру та багато чудових властивостей, а також має великий потенціал застосування для покращення теплових, електромагнітних і механічних властивостей EP.

1. Графен в епоксидних смолах – покращує електромагнітні властивості

Графен має чудову електропровідність та електромагнітні властивості, а також має характеристики низького дозування та високої ефективності.Це потенційний модифікатор електропровідності для епоксидної смоли EP.Дослідники ввели оброблену поверхню GO в EP шляхом термічної полімеризації на місці.Комплексні властивості відповідних композитів GO/EP (такі як механічні, електричні та термічні властивості тощо) були значно покращені, а електропровідність зросла на 6,5 порядку величини.

Модифікований графен змішують з епоксидною смолою, додаючи 2% модифікованого графену, модуль зберігання епоксидного композитного матеріалу збільшується на 113%, додаючи 4%, міцність збільшується на 38%.Опір чистої поліетиленової смоли становить 10^17 Ом·см, і опір падає на 6,5 порядків після додавання оксиду графену.

2. Застосування графену в епоксидній смолі – теплопровідність

Додаваннявуглецеві нанотрубки (ВНТ)і графену до епоксидної смоли, при додаванні 20% УНТ і 20% ВНП теплопровідність композитного матеріалу може досягати 7,3 Вт/мК.

3. Застосування графену в епоксидній смолі – вогнестійкість

При додаванні 5 мас.% органічного функціоналізованого оксиду графену вогнестійкість зросла на 23,7%, а при додаванні 5 мас.% збільшилася на 43,9%.

Графен має характеристики чудової жорсткості, стабільності розмірів і міцності.Як модифікатор епоксидної смоли EP він може значно покращити механічні властивості композитних матеріалів і подолати велику кількість звичайних неорганічних наповнювачів, низьку ефективність модифікації та інші недоліки.Дослідники застосували хімічно модифіковані нанокомпозити GO/EP.При w(GO)=0,0375% міцність на стиск і в’язкість відповідних композитів зросли на 48,3% і 1185,2% відповідно.Вчені досліджували модифікаційний ефект опору втоми та в’язкості системи GO/EP: при w(GO) = 0,1 % модуль пружності композиту при розтягуванні збільшувався приблизно на 12 %;коли w(GO) = 1,0%, Жорсткість на вигин і міцність композиту збільшилися на 12% і 23% відповідно.