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異的功能屬性，是21世紀最具發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，它對國民經濟及國防科技的發展有著重要的作用。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、易加工等優異性能，可根據使用要求設計出具有優異承載能力和某些特殊功能的新型材料。對實現武器裝備的高功率、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，無團聚現象。單層納米紙的電學和電磁波吸收特性均非常優異，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、動態熱機械性能儀，四點探針、矢量網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異。