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华东理工大学在石墨烯复合材料合成与应用方面的研究

用户名称:华东理工大学

服务单位:中科院上海硅酸盐研究所

使用仪器:JSM-6700F场发射扫描电子显微镜

【基本情况】石墨烯具有优异的导电、导热和力学性能,可作为制备高强导电复合材料的理想纳米填料,同时分散在溶液中的石墨烯也可和聚合物单体相混合形成复合材料体系,此外石墨烯的加入使复合材料多功能化,不但表现出优异的力学和电学性能,且具有优良的加工性能,为复合材料提供了更广阔的应用领域。但是结构完整的石墨烯是由不含任何不稳定键的苯六元环组合而成的二维晶体,化学稳定性高,其表面呈惰性状态,与其他介质(如溶剂等)相互作用较弱,且石墨烯片与片之间存在较强的范德华力,容易产生团聚,使其难溶于水和常用有机溶剂,限制了石墨烯的进一步研究和应用。而氧化石墨烯表面含有大量的含氧官能团,如羟基、羧基等,这些官能团使得改性石墨烯成为可能。石墨烯氧化物是大规模合成石墨烯的起点,也是实现石墨烯功能化的最为有效的途径之一,可通过将氧化石墨烯作为新型填料来制备功能聚合物纳米复合材料来实现,以改善纳米复合材料的力、热、电等综合性能。目前研究的石墨烯复合材料主要有石墨烯/聚合物复合材料和石墨烯/无机物复合材料两类。

华东理工大学的该研究项目的是寻求将氧化石墨烯作为新型填料来制备功能聚合物纳米复合材料合成方法,开发出具有新形貌的石墨烯复合材料,使其功能化,并探索其在多方面的应用。

在探索新的合成方法对材料的形貌和结构进行调制的研究过程中,需要场发射扫描电镜对功能化材料的组成进行表征和确定,并且还需对表面修饰或掺杂前后材料的形貌等进行比对,从而才能一方面确定功能化的效果,另一方面可研究功能化机制,这对于该项目的顺利实施非常重要。

聚合物材料熔点较低,在测试过程中很容易受高能电子束损伤,虽然实验难度比较大,但凭借着丰富的操作经验和材料结构方面的基础知识,我们很好地满足了该项目的测试要求。

【取得成效】利用JSM-6700F场发射扫描电子显微镜对所制备材料进行表征,结果表明具有新颖形貌的材料在保持形貌的同时,得到了有效的功能化处理,验证了项目中所采用的工艺路线的可行性,为该项目今后在应用方面的研究明确了方向。

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