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石墨烯高分子复合材料领域研究取得进展

导读: 石墨烯是一种在热、电、力学性能等方面具有独特优势的新型碳材料,研究石墨烯片层与高分子链之间的相互作用不仅具有理论意义,而且为开发功能高分子复合材料提供技术支撑。

  石墨烯是一种在热、电、力学性能等方面具有独特优势的新型碳材料,研究石墨烯片层与高分子链之间的相互作用不仅具有理论意义,而且为开发功能高分子复合材料提供技术支撑。宁波材料所在实现石墨烯产业化制备的基础上,进一步开展石墨烯/高分子复合体系相关研究,揭示石墨烯与高分子基体之间的非共价建结合机理,由此提出非化学法改善高分子与石墨烯间界面粘结的新方法。

  众所周知,石墨烯由sp2杂化的碳原子紧密排列而成,其中碳-碳键长约为0.142nm,相邻两个六圆环的面心距为0.246nm。石墨烯片层表面与聚己内酯(PCL)片晶间存在晶格匹配关系,可诱导PCL分子链在其表面附生结晶,从而产生“物理铆合”作用,显著提高二者之间的界面粘结性(Ind. Eng. Chem. Res.2013. 52, 15824-8)。研究人员继而研究了注塑过程中石墨烯对PCL分子取向与结晶的影响,发现在附生结晶和空间限制双重作用下PCL分子链的松弛抑制现象(Compos. Sci. Technol.http://dx.doi.org/10.1016/j.compscitech.2014.03.012),这为制备高各向异性高分子复合材料提供了基础。研究人员还通过静电吸附制备了UHMWPE/石墨烯抗静电复合材料,由于形成了石墨烯三维网络结构,所以具有较低的导电逾渗值(Compos. Sci. Technol.2013. 89, 180-5;中国发明专利申请号:201310317580.2)。以上研究得到国家自然科学基金(51273210;51273207;51003117)和宁波市重点科技创新团队(2009B21008)的支持,并作为研究基础申请获批宁波市石墨烯产业化应用开发专项1项(2013B6009)。

 

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