石墨烯的改性及在自由基型光固化3D材料中的应用文献综述
2020-04-25 20:21:53
一、 文 献 综 述 1. 石墨烯材料的概述 石墨烯因其优异的特性,被广泛用于制备聚合物基复合材料,而3D打印作为一种新兴的成型加工方式,正越来越多地应用到石墨烯/聚合物基复合材料的成型制造当中。
3D 打印成型的石墨烯/聚合物基复合材料制件在电子、能源、生物医学和航空航天等领域的应用,最后指出可打印性好、石墨烯分散均匀、功能特性优异的石墨烯/聚合物基复合材料的研制将会是未来该方向的研究重点。
石墨烯是由碳原子之间以 sp 2 杂化的方式紧密排列组成的六元蜂窝状晶体二维片状结构 。
自 2004 年首次被发现以来,石墨烯由于独特的二维结构,优异的电学 (电导率高达10 6 S/m)、力学 (抗拉强度和弹性模量分别为 125 GPa 和 1.1 TPa)、光学 (透光率达 97.7%)以及热学 (热导率约为 5000 W/m#183;K)性能,在催化剂载体、透明电极、生物医药、量子效应器件及能量存储等方面有着广泛的应用。
在催化剂及催化剂载体应用方面,石墨烯由于稳定的化学结构,优异的电子传输能力以及极高比表面积,能够用作催化剂或作为载体负载金属纳米催化剂颗粒。
石墨烯的上述众多优异性能引起了研究者的极大兴趣,掀起了对其性质、制备方法以及在各个领域中应用的研究热潮,石墨烯/聚合物基复合材料的制备便是其中的一个重要领域。
碳纳米管(CNTs),碳纳米纤维(CNF)等增强的聚合物基复合材料已有丰富的研成果,但同时也面临着制备过程复杂,成本高等制约实际应用的因素。
相比之下,石墨烯不仅性能优异,而且低成本宏量制备石墨烯技术的发展,使得石墨烯工业化规模应用成为可能。
将石墨烯作为增强组分加入聚合物基体中,可显著改善聚合物力学、电学、热学等方面的性能,具有广阔的应用前景。
2. 石墨烯的改性 2.1、表面改性 在石墨烯的应用过程中存在着一个问题,即在石墨烯的分散过程中,由于完整结构的石墨烯由含稳定键的苯六元环组成,化学稳定性高,表面呈惰性状态,与其他介质相互作用较弱,且石墨烯各片层间存在很强的分子间作用力,导致片层极易堆叠在一起而难以分散开来,很难溶解于溶剂中,更难与其他有机或无机材料均匀地复合。