热门关键词:
石墨烯对高分子的改性及加工中的应用
  • 该文件为docx格式
  • 文件大小:37.78 KB
  • 下载次数
  • 文件评级
  • 更新时间:2016-11-14
  • 发 布 人hmd2147
  • 文件下载:
  • 立即下载

  • 文件介绍:
  • 该文件为 docx 格式,下载需要 5 积分
  • 石墨烯对高分子的改性及加工中的应用摘要:石墨烯是一种新型的二维纳米碳材料,具有优异的机械性能、电性能和热性能等,是聚合物纳米复合材料的理想填料。近年来,石墨烯/聚合物复合材料成为聚合物复合材料的研究热点。本文对石墨烯对高分子的改性和聚合物加工中应用的研究进展进行了综述。首先概述了石墨烯的各种改性途径,然后重点总结了石墨烯/聚合物复合材料的常用制备方法及其电性能、力学性能、热性能、气体阻隔和阻燃性能。最后,对该领域所存在的问题进行了总结,并展望了其发展趋势。
    关键词:石墨烯;高分子;改性;复合材料;制备方法

    碳元素丰富存在于自然界中,对于有机生物体来说,它是必不可少的元素之一,它是各种复杂分子,比如脂肪,类固醇,碳氢化合物,有机溶剂等的基本构造单元。在碳的外层价电子层有四个电子,所以碳元素能形成多种晶体结构,比如最坚硬的金刚石以及最软的石墨。2004 年,英国曼切斯特大学的 Novoselov 等首次使用机械剥离的方法成功制备了由碳原子以sp2杂化连接的单原子层构成的二维单层石墨烯晶体,其是目前世界上发现的最薄的材料。石墨烯的发现,不仅丰富了纳米碳材料家族,形成了从零维的富勒烯,到一维碳纳米管,到二维石墨烯再到三维金刚石的完整体系,其独有的纳米结构及出色的力学,热学,电学及光学性能,使石墨烯材料的开发和研究成为继碳纳米管之后又一个国际研究热点。由于石墨烯优异的性能以及可加工性,成本低廉等一系列优点,使石墨烯在能源、材料、电子、生物医药等各方面具有重要的应用价值,可望在国际新材料领域掀起一场新的技术革命。

    一、石墨烯的概述
    1.1石墨烯的简介与结构
    石墨烯是碳原子在二维空间紧密排列成的苯环状结构材料,它是继零维足球烯(fullerene)、一维碳纳米管(carbon nanotube)及三维石墨(graphite)和金刚石(diamond)外一种新的碳的同素异形体。其包裹起来可形成零维足球烯,卷起来可形成一维碳纳米管,堆叠则可形成三维石墨。
    石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化连接形成的单原子层二维晶体,碳原子规整的排列于蜂窝状点阵结构单元之中。其结构中每个碳原子有 4 个价电子,其中的3个电子(2s 电子、2px电子及 2py电子)形成平面的sp2杂化轨道,通过σ键连接相邻3个碳原子构成六边形平面结构;剩余一个电子位于法线方向的 pz轨道上,并与相邻原子构成π带,π带对石墨烯的导电性质起着决定性的作用。每个碳原子除了以σ键与其他三个碳原子相连之外,剩余的π电子与其他碳原子的π电子形成离域大π键,电子可在此区域内自由移动,从而使石墨烯具有优异的导电性能。同时,这种紧密堆积的蜂窝状结构也是构造其他碳材料的基本单元,单原子层的石墨烯可以包裹形成零维的富勒烯,单层或者多层的石墨烯可以卷曲形成单壁或者多壁的碳纳米管。
    由于二维晶体在热力学上的不稳定性,所以不管是以自由状态存在或是沉积在基底上的石墨烯都不是完全平整,而是在表面存在本征的微观尺度的褶皱,蒙特卡洛模拟和透射电子显微镜都证明了这一点。这种微观褶皱在横向上的尺度在 8~10nm范围内,纵向尺度大概为0.7~1.0nm。这种三维的变化可引起静电的产生,所以使石墨单层容易聚集。同时,褶皱大小不同,石墨烯所表现出来的电学及光学性质也不同。...
文档留言
验证码: 请在右侧输入验证码 看不清楚,换一个
更多..相关文档
    无相关信息