ZHAOMINGYUE 石墨烯.pptx

新型建筑纳米材料石墨烯 graphene什么是石墨烯？ 是由石墨片层上的碳原子杂化后形成稳定的单层片状二维蜂窝状规则六方晶体结构，其平均厚度仅为 0.34nm，是目前世界上已知的最薄的材料石墨烯的性能 具有优良的力学，电学，热学性能。 单层的石墨烯具有优良的力学性质，杨氏模量达到 1100 Gpa，断裂强度是钢铁的 100 倍，强度到达 130 Gpa， 优异的热学性能，石墨烯的传热主要是靠声子传热，导热系数达到 5000W/(m·K)，比金属高10 倍以上 室温条件下石墨烯内部载流子可达到15000cm2/(V·s)，电阻率仅有 10–6 ?·cm石墨烯片层结构图目前填充方向聚合物石墨烯作为填料金属，半导体（略）非金属（建材）1、填充聚合物纳米复合材料常用的聚合物主要有聚偏氟乙烯、聚苯乙烯 、聚乙烯醇、环氧树脂 、聚氨酯 、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸 、聚丙烯、聚吡咯和聚噻吩主要性能：在聚合物中填充，主要是有效提高聚合物力学性能，导电性能，热学性能。聚合物基导电材料 Stankovich课题组在二甲基甲酰胺(DMF) 中用异氰酸苯酯改性氧化石墨不断搅拌溶解聚苯乙烯后，采用二甲基肼对其进行还原，成功制备了分散性良好的聚苯乙烯/石墨烯纳米复合材料。当石墨烯的体积分数仅为0.1%时，复合材料的电导率达到5~10s/m 比纯聚苯乙烯提高了9个数量级. 东华大学于平平釆用原位聚合方法沉积PANI纳米线于RGO-F网络结构表面,RG0-F/PANI5中PANI纳米线在RGO-F表面均匀分布,以此为电极组装对称超级电容器.其质量比电容为725 Fg-1，体积比电容为188.5 Fcm-3,最高能量密度和功率密度分别15.9 Wh kg-‘和72 kW kg-i，而且具有良好的循环稳定性。复合材料阻温曲线PTC材料的进一步改性研究吉林大学陈英等研究了采用新型高速机械混磨法制备聚合物基PTC 导电复合材料，首次系统地研究该方法对降低材料室温电阻和减小导电填料用量，以及双填料、双基体复合的方法探求改善复合材料 PTC 性能的非辐照交联方法。 阻燃改性材料Han等研究了氧化石墨和石墨烯对聚苯乙烯的阻燃效果，发现在相同的添加量 (5%)下，石墨烯阻燃复合材料的效率最高，热释放速率峰值 （PHRR）下降近50%。Murariu发现膨胀石墨的加入显著提高了聚乳酸的热稳定性，TGA分析5%失重温度和最大热失重温度随着膨胀石墨添加量的增加而增大，添加量为12% 时，两者均提高8摄氏度，燃烧试验证明复合材料具有很好的阻燃性，膨胀石墨的加入明显降低了最大热释放速率。纳米晶纤维素加强石墨烯后 ，用于制备阻燃纺织品。纳米晶纤维素相当于将石墨烯改性，增加其在聚合物纺织品中的分散程度及性能。纳米晶纤维素加强石墨烯图例 垂直燃烧试验实际应用2、石墨烯在建材中应用纤维增强阻燃材料中：相变材料中纤维增强水泥基体采用纤维填充可以有效减少水泥基体中的裂纹问题。人们已经研究过或者使用了钢纤维、碳纤维、碳纳米管、芳纶纤维等对混凝土进行增强增韧，这种方法导致了 HPC的高成本，阻碍了 HPC 的推广应用。因此，寻求一种低成本增强增韧 HPC 的方法具有重要的理论意义和研究价值。而氧化石墨烯的出现使得低成本高效率的实现 HPC研究现状吕生华等人研究氧化石墨烯掺杂水泥净浆，发现石墨烯的掺入会降低水泥净浆流动性，但是加入减水剂可以有效改善这种现象。且可以有效提高水泥石力学性能。 NGO 有促使水泥水化产物尽可能的多形成晶体产物，这有助于提高混凝土的力学性能。掺入 NGO 的水泥石中晶体非常致密及微晶化，说明 NGO 对于 AFt 和 AFm 起到了晶核的作用，使其形成了细小的晶体，促进晶体的生长，同时抑制晶体的长大，从而对水泥基材料起到了增强增韧的作用。他们还利用氧化石墨烯掺杂水泥胶砂，通过sem分析发现，随着石墨烯掺量的略微增加，水泥胶砂晶体中针状、叶状等不规则晶体明显减少，而是出现了大量花苞状、多面体状紧密排列的规则晶体。由此可见，石墨烯可以显著改善水泥胶砂中晶体形貌，促进晶体形状向着完整有序方向发展。既具有调控作用，可以作为晶体形成的模板。从而提高水泥胶砂力学性能。 氧化石墨烯对水泥胶砂中晶体形貌影响 不同含氧量的RGO对力学性能的影响抗冻融性测试Fan等的研究涉及了石墨烯水泥基复合材料的抗冻融和抗腐蚀性能试验，结果显示含有石墨烯的水泥砂浆试块经过冻融循环后长度和质量都有所增加，但对比未添加石墨烯的试块均表现出减小的趋势，这可能是由于石墨烯的存在使冻胀压增加。3、石墨烯在相变材料中的应用相变材料的种类 无机盐类：Na2SO4·10H2O 、 CH3COONa·3H2O 、 CaCl2·6H2O 、Na2PO4·12H2O. 特点：中性,价格便宜,导热系数大,储热密 度