文 献 综 述

1.研究背景

2004年英国曼彻斯特大学物理学教授首次制备出了由碳原子以sp²杂化连接的单原子层构成的新型二维原子晶体#8212;#8212; 石墨烯，其厚度只有 0.3354 am，是目前世界上发现最薄的材料。石墨烯有很多优异性能，强度达 130 GPa、热导率约5000 J／(m#183;K#183;s)、禁带宽度几乎为零、载流子迁移率达到 2#215;10 cm ／(v#183;s)、高透明度(约 97.7％)、比表面积理论计算值为 2630 in／g，石墨烯的杨氏模量(1100GPa)和断裂强度(125 G Pa)与碳纳米管相当^[1-4]。随着这种低成本可化学修饰石墨烯的出现，人们可以更好地利用其特性制备出不同功能的石墨烯复合材料。近年来,有研究表明，在水泥基体中加入适量的碳材料能使其获得优异的力学性能，应用石墨烯改善水泥基材料的力学性能，可以使水泥基材料有更广泛的应用价值^[5]。

2.国内外研究现状

石墨烯具有优良的机械和光电性质且性能优异、可加工性好等众多优点，再结合其特殊的单原子层平面二维结构及其高比表面积，具有很大的研究价值，国内外众多研究人员对其进行了深入研究。

2.1.国内研究成果

多年前就有研究表明碳纳米管对水泥基复合材料的力学性能会有所改善，碳纤维和碳纳米管均能提高水泥砂浆的抗折强度是因为碳纤维和碳纳水管在水砂浆中能起到矫联作用^[6]，而水泥砂浆的孔隙率和大孔的含量会随着碳纤维的掺入明显有所增加，但是碳纤维和水泥石界面疏松多孔会使碳纤维的掺入显著降低水泥砂浆的抗压强度。近年来研究的石墨烯纳米片对水泥基材料的力学性能表明，在适当范围内，石墨烯纳米片能较好地分散在水泥基体中，通过桥联效应和拔出效应来提高水泥基复合材料的力学性能，如下图1.所示，当水灰比为 0.5时，石墨烯纳米片的最佳掺量为 0.04% ，水泥基复合材料的3d、7d、28d抗折强度分别提高了 22.84% 、11.03% 、11.80% ，而抗 压强度则分别提高23.61% 、39.88% 、14.66%，但水泥基复合材料的抗压、抗折强度随着石墨烯质量分数的增加呈先增大后减小的趋势，且最佳质量分数为水泥质量的0.02 ％^[5]。