石墨烯納米復合材料的制備與表征.pdf

1、納米復合材料兼具多樣的結構特征和優(yōu)異的功能屬性，是21世紀最具發(fā)展前景的新材料之一，在航空、航天、國防、交通、體育、電子等領域具有廣闊的應用前景，它對國民經(jīng)濟及國防科技的發(fā)展有著重要的作用。尤其是以聚合物為基體的納米復合材料，由于納米顆粒所獨有的表面效應、界面效應、小尺寸效應及量子尺寸效應，結合聚合物的低密度、耐腐蝕、易加工等優(yōu)異性能，可根據(jù)使用要求設計出具有優(yōu)異承載能力和某些特殊功能的新型材料。對實現(xiàn)武器裝備的高功率、高效率、高可靠性

2、具有重要意義，代表著結構材料未來的發(fā)展方向。
　　由于納米材料的尺寸效應，使得其在聚合物基體中難以均勻分散，易發(fā)生團聚，這在很大程度上影響了復合材料性能。盡管目前已經(jīng)報道了如表面處理、添加分散劑、改性基體等多種方法來解決納米材料的團聚問題，但這些方法只是在直接混合方法的基礎上進行改進，不能徹底解決分散問題。為此，科學家提出首先將納米材料均勻分散處理后制備成為薄膜等形式(即納米紙)，再以此制備納米復合材料，該方法能夠成功解決納米材料

3、團聚問題。
　　石墨烯是目前人工制得的、世界上已知的最薄的物質，它具有優(yōu)異的電學、力學、熱學性能，成為材料科學家的研究熱點。因此本文首先通過氧化還原法制備少層石墨烯，將其與碳納米纖維通過控制不同比例混合制備納米紙。并分別以 CF300/5428雙馬來酰亞胺樹脂預浸料和環(huán)氧樹脂為基體制備出兩種納米復合材料，對制備的石墨烯、納米紙及其復合材料進行了全面的理化性能表征。主要工作有：
　　(1)在Hummers氧化方法基礎上，增加預

4、氧化步驟以改善石墨的氧化程度，并通過化學還原和超聲剝離方法成功制備了少層石墨烯；
　　(2)以制得的石墨烯和碳納米纖維按照不同比例混合，通過高壓成型和物理沉積方法制備得到八種不同組分的納米紙。并表征了納米紙的微觀形貌及其電學和電磁波吸收特性，結果顯示通過添加分散劑和超聲分散等處理，納米紙中的納米材料分散均勻，無團聚現(xiàn)象。單層納米紙的電學和電磁波吸收特性均非常優(yōu)異，其中電阻率低于20×10-2Ω?cm，而電磁波吸收最高達25dB；<

5、br>　　(3)以納米紙為增強相，以CF300/5428雙馬來酰亞胺樹脂預浸料為基體，通過真空袋成型方法制備得到納米紙復合材料。并分別采用掃描電鏡、萬能材料試驗機、熱失重儀、動態(tài)熱機械性能儀，四點探針、矢量網(wǎng)絡分析儀等儀器表征了復合材料的微觀形貌、力學、電學、電磁吸波以及熱穩(wěn)定性等性能。結果顯示碳纖維納米紙復合材料具有良好的熱穩(wěn)定性，在常溫及低于240℃的高溫下，具有非常好的力學性能，同時其電學和電磁波吸收性能也都非常優(yōu)異。