Mặc dù graphene thường được mệnh danh là “thuốc chữa bách bệnh”, nhưng không thể phủ nhận rằng nó có các đặc tính quang, điện và cơ tuyệt vời, đó là lý do tại sao ngành công nghiệp rất muốn phân tán graphene dưới dạng chất độn nano trong polyme hoặc ma trận vô cơ.Mặc dù nó không có tác dụng huyền thoại “biến đá thành vàng”, nhưng nó cũng có thể cải thiện một phần hiệu suất của ma trận trong một phạm vi nhất định và mở rộng phạm vi ứng dụng của nó.

Hiện tại, các vật liệu tổng hợp graphene phổ biến chủ yếu có thể được chia thành dựa trên polymer và dựa trên gốm.Có nhiều nghiên cứu về trước đây.

Nhựa epoxy (EP), là một ma trận nhựa thường được sử dụng, có đặc tính bám dính, độ bền cơ học, khả năng chịu nhiệt và tính chất điện môi tuyệt vời, nhưng nó chứa một số lượng lớn các nhóm epoxy sau khi đóng rắn và mật độ liên kết ngang quá cao, do đó thu được sản phẩm giòn và khả năng chịu va đập, dẫn điện, dẫn nhiệt kém.Graphene là chất cứng nhất trên thế giới và có tính dẫn điện và nhiệt tuyệt vời.Do đó, vật liệu composite được tạo ra bằng cách kết hợp graphene và EP có ưu điểm của cả hai và có giá trị ứng dụng tốt.

     Nano Graphencó diện tích bề mặt lớn và sự phân tán ở cấp độ phân tử của graphene có thể tạo thành một giao diện mạnh với polyme.Các nhóm chức năng như nhóm hydroxyl và quá trình sản xuất sẽ biến graphene thành trạng thái nhăn nheo.Những bất thường ở kích thước nano này tăng cường sự tương tác giữa chuỗi graphene và polymer.Bề mặt của graphene được chức năng hóa chứa hydroxyl, carboxyl và các nhóm hóa học khác, có thể hình thành liên kết hydro mạnh với các polyme phân cực như polymethyl methacrylate.Graphene có cấu trúc hai chiều độc đáo và nhiều đặc tính tuyệt vời, đồng thời có tiềm năng ứng dụng lớn trong việc cải thiện các đặc tính nhiệt, điện từ và cơ học của EP.

1. Graphene trong nhựa epoxy – cải thiện tính chất điện từ

Graphene có đặc tính dẫn điện và điện từ tuyệt vời, đồng thời có đặc tính là liều lượng thấp và hiệu quả cao.Nó là một chất biến tính dẫn điện tiềm năng cho nhựa epoxy EP.Các nhà nghiên cứu đã đưa GO được xử lý bề mặt vào EP bằng phản ứng trùng hợp nhiệt tại chỗ.Các thuộc tính toàn diện của vật liệu tổng hợp GO/EP tương ứng (như tính chất cơ học, điện và nhiệt, v.v.) đã được cải thiện đáng kể và độ dẫn điện được tăng thêm 6,5 bậc độ lớn.

Graphene biến tính được kết hợp với nhựa epoxy, thêm 2% graphene biến tính, mô đun lưu trữ của vật liệu composite epoxy tăng 113%, thêm 4%, cường độ tăng 38%.Điện trở của nhựa EP nguyên chất là 10^17 ohm.cm và điện trở giảm 6,5 bậc độ lớn sau khi thêm graphene oxide.

2. Ứng dụng của graphene trong nhựa epoxy – dẫn nhiệt

Thêmống nano cacbon (CNTs)và graphene vào nhựa epoxy, khi thêm 20% CNTs và 20%GNPs, hệ số dẫn nhiệt của vật liệu composite có thể đạt tới 7,3W/mK.

3. Ứng dụng của graphene trong nhựa epoxy – chống cháy

Khi thêm 5% trọng lượng ôxít graphene chức năng hữu cơ, giá trị chống cháy tăng 23,7% và khi thêm 5% trọng lượng, tăng 43,9%.

Graphene có các đặc tính về độ cứng, ổn định kích thước và độ dẻo dai tuyệt vời.Là một công cụ sửa đổi của nhựa epoxy EP, nó có thể cải thiện đáng kể các tính chất cơ học của vật liệu composite, khắc phục lượng lớn chất độn vô cơ thông thường và hiệu quả sửa đổi thấp cũng như những thiếu sót khác.Các nhà nghiên cứu đã áp dụng vật liệu tổng hợp nano GO/EP biến đổi hóa học.Khi w(GO)=0,0375%, cường độ nén và độ bền của vật liệu tổng hợp tương ứng tăng lần lượt là 48,3% và 1185,2%.Các nhà khoa học đã nghiên cứu hiệu ứng điều chỉnh độ bền mỏi và độ bền của hệ GO/EP: khi w(GO) = 0,1% thì mô đun kéo của composite tăng khoảng 12%;khi w(GO) = 1,0%, độ cứng uốn và cường độ của composite tăng lần lượt là 12% và 23%.