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科普丨石墨烯复合材料的应用

谈到石墨烯,貌似谁都能搭上两句,然而石墨烯的神奇之处到底在哪里,似乎并不为大多数人所熟知。石墨烯在面内的杨氏模量接近1 TPa,其碳碳键具有相当的刚度,且单原子超薄层状特性使得其在弯曲、扭曲和其它形变中表现出良好的柔性。在已知材料中,其面内电导和热导率是最高的,但层间的各项性能就不那么好了。

碳纳米管可以看做将石墨烯平面卷起,将平面内性质转化为轴向的一种材料,其轴向强度是最高的。因此与石墨烯类似,碳纳米管也易于进行弯曲、扭曲等形变。与多层石墨烯类似,碳纳米管也有单壁碳纳米管(SWNT)和多壁碳纳米管(MWNTs)]等嵌套结构,其机械性能等有显著区别。

科普丨石墨烯复合材料的应用

作为所谓的“万金油”,碳纳米管或石墨烯复合材料是近年来研究热点中的热点,应用前景令人期待。然而,近二十年的研究并没有让碳纳米管和石墨烯复合材料大规模进入实用领域,载荷转移、界面、分散性粘度等问题依然悬而未决。

科普丨石墨烯复合材料的应用

石墨烯负载的复合材料:在石墨烯表面引入第二组分并在其表面进行外延伸展得到的复合材料。

石墨烯包裹的复合材料:用石墨烯片将第二组分包裹得到的复合材料,可以更有效地防止第二组分的聚合。

石墨烯内嵌的复合材料:将石墨烯纳米片作为填充物充分分散在第二组分的基体相中得到的复合材料。其中,基体相可以是纳米材料,也可以是块体材料组成。基于石墨烯的层状复合材料:将第二组分和石墨烯片交替堆积而成,该结构可以使石墨烯与第二组分的接触面积最大化,并有利于电子的产生、传输和分离。

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