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石墨烯纳米复合材料的制备与应用研究进展

宋月丽;谈发堂;王维;乔学亮;陈建国

【摘要】石墨烯是近年被发现和合成的一种新型二维碳质纳米材料.由于其独特的

结构和新奇的物化性能,在改善复合材料的热性能、力学性能和电性能等方面具有

很大的潜力,已成为纳米复合材料研究的热点.综述了石墨烯纳米复合材料的制备与

应用研究进展,并对石墨烯纳米复合材料的发展前景进行了展望.%Grapheneisa

newtypeoftwo-dimensionalcarbonnanomaterial,whichhasbeen

discoveredandsynthesizedinrecentyears.Graphenehasgreatpotential

intermsofimprovingthethermal,mechanicalande-lectricalpropertiesof

itscomposites,whichisalsoanewhotresearchareaof

nanocomposites,duetoitsuniquestructureandnovelphysicaland

chemicalproperties.Inthisarticle,advancesinpreparationandapplication

ofgraphenenanocompositeswerereviewedandfuturedevelopmentof

graphenenanocompositeswasalsoproposed.

【期刊名称】《化学与生物工程》

【年(卷),期】2012(029)009

【总页数】5页(P6-10)

【关键词】石墨烯;纳米复合材料;制备;应用

【作者】宋月丽;谈发堂;王维;乔学亮;陈建国

【作者单位】华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术国家重点实验

室,湖北武汉430074;平顶山学院电气信息工程学院,河南平顶山467000;华中科技

大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术国家重点实验室,湖北武汉430074;

华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术国家重点实验室,湖北武汉

430074;华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术国家重点实验室,湖

北武汉430074;华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术国家重点

实验室,湖北武汉430074

【正文语种】中文

【中图分类】O613.71;TB33

石墨烯(Graphene)是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的碳质材料，是

构成其它碳同素异形体的基本单元。石墨烯的理论研究已有60多年的历史，一直

被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在。2004年，Novoselov等[1]用胶带

反复剥离高定向热解石墨的方法，得到了稳定存在的石墨烯。石墨烯的出现颠覆了

传统理论，使碳的晶体结构形成了从零维的富勒烯、一维的碳纳米管、二维的石墨

烯到三维的金刚石和石墨的完整体系[2]。

作为一种独特的二维晶体，石墨烯具有非常优异的性能：比表面积超大，理论值为

2630m2·g-1[3]；机械性能优异，杨氏模量达1.0TPa[4]；热导率为5300W·m-

1·-1[5]K，是铜热导率的10多倍；几乎完全透明，对光只有2.3%的吸收[6]；电

性能和磁性能独特，如室温量子霍尔效应[7]、双极性电场效应[1]、铁磁性[8]、超

导性[9]及高的电子迁移率[10]。因此，石墨烯可作为制备高强、导电复合材料的

理想填料，分散在溶液中的石墨烯也可与聚合物单体混合形成复合材料体系。此外，

石墨烯的加入使复合材料多功能化，不仅表现出优异的力学和电学性能，且具有优

良的加工性能，为复合材料提供了更广阔的应用前景。

作者在此阐述了石墨烯纳米复合材料的制备方法，对石墨烯纳米复合材料的应用研

究进展进行了综述，并对石墨烯纳米复合材料的发展前景进行了展望。

1石墨烯纳米复合材料的制备

目前，石墨烯纳米复合材料主要包括石墨烯/聚合物纳米复合材料和石墨烯/无机物

纳米复合材料两类，制备方法主要有共混法、溶胶-凝胶法、插层法和原位聚合法

等[11]。

1.1石墨烯/聚合物纳米复合材料的制备

石墨烯具有优异的热性能、力学性能及电性能，特别是氧化石墨烯由于成本低、原

料易得、比表面积超大、表面官能团丰富，在经过改性和还原后可在聚合物基体中

形成纳米级分散，在改善聚