環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備與力學(xué)性能

       通過對(duì)氧化石墨熱膨脹還原并用超聲分散制備了石墨烯，并對(duì)所得產(chǎn)物進(jìn)行分析表征。用超聲分散和模具澆注成型法制備了石墨烯／環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料。研究了石墨烯含量對(duì)石墨烯/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料力學(xué)性能和斷面形貌的影響，分析了石墨烯對(duì)環(huán)氧樹脂的增強(qiáng)機(jī)理。結(jié)果表明，隨著石墨烯含量的增加，石墨烯／環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度及模量先增加后減??；當(dāng)石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大值60.9MPa，比純環(huán)氧樹脂提高了16. 88%；當(dāng)石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.506時(shí)，復(fù)合材料的拉伸模量達(dá)到最大值2833.3MPa，比純環(huán)氧樹脂提高了48.29%。

       石墨烯作為一種二維的碳納米結(jié)構(gòu)材料在納米復(fù)合材料、傳感器、儲(chǔ)氫電容器、納米電子學(xué)和電池等領(lǐng)域甚受關(guān)注。石墨烯具有較高的力學(xué)性能、良好的生物相容性、優(yōu)越的電子運(yùn)輸能力和優(yōu)良的電化學(xué)性能。石墨烯在聚合物基體中均勻地分散能夠制備出具有優(yōu)異性能的復(fù)合材料。但是由于制備可控石墨烯片層的難度很大，故阻礙了石墨烯的應(yīng)用和發(fā)展。最初的研究是在石墨中進(jìn)行插層，再通過熱膨脹的方法制得石墨納米薄片，然后用這種石墨烯來改善復(fù)合材料的力學(xué)性能和電學(xué)性能。

       本文采用熱膨脹還原氧化石墨的方法，制備了石墨烯納米片層，并對(duì)天然石墨( NG)、氧化石墨(NGO)、膨脹石墨(EG)、石墨烯(GNS)進(jìn)行表征。再以石墨烯納米薄片作為增強(qiáng)體制備石墨烯環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料，石墨烯在添加量較低情況下就起到明顯的增強(qiáng)效果，得到了力學(xué)性能優(yōu)異的復(fù)合材料。

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