真空常压干燥的高强度石墨烯气凝胶和形状记忆多孔复合材料
气凝胶在高分子复合材料制备中的应用分析
气凝胶在高分子复合材料制备中的应用分析气凝胶是一种具有高比表面积和低密度的多孔固体材料，其主要成分是二氧化硅或其他金属氧化物。
由于其独特的结构和性质，气凝胶已经在多个领域得到广泛应用，包括催化剂载体、隔热材料、吸附剂、传感器材料等。
在高分子复合材料制备中，气凝胶也具有很大的应用潜力。
气凝胶可以用作高分子复合材料的增强剂。
由于其高比表面积和多孔结构，气凝胶能够与高分子基体形成较好的界面相容性，并通过增加材料的界面接触面积和提高材料的机械强度来增强高分子复合材料的力学性能。
将气凝胶作为增强剂添加到聚合物基体中，可以显著提高复合材料的抗拉强度、模量和断裂韧性。
气凝胶还可以用作高分子复合材料的吸附剂。
由于气凝胶具有高比表面积和多孔结构，能够将气体、液体或溶液中的杂质吸附到自身表面上，从而净化原料和提高复合材料的纯度。
在制备碳纳米管复合材料时，可以通过使用气凝胶吸附剂来去除碳纳米管表面的残余催化剂和杂质，从而提高复合材料的质量和性能。
气凝胶还可以用作高分子复合材料的隔热材料。
由于其低密度和多孔结构，气凝胶具有很好的隔热性能，能够防止热量的传递和损失，从而提高材料的热稳定性和节能效果。
在建筑材料领域，可以将气凝胶作为高分子复合材料的填充剂或涂层材料，以减少建筑物的热传导和能量消耗。
气凝胶还可以用于制备高分子复合材料的传感器材料。
由于其高比表面积和特殊的化学活性，气凝胶能够与化学物质发生特定的吸附反应或表面反应，从而实现对目标分子或物质的检测和传感。
在环境监测和生物医学领域，可以将气凝胶与高分子基体结合，制备高灵敏度、高选择性的传感器材料，用于检测和监测环境污染物或生物分子。
气凝胶在高分子复合材料制备中具有广泛的应用潜力，可以用作增强剂、吸附剂、隔热材料和传感器材料，提高材料的力学性能、纯度、热稳定性和功能性能。
未来，随着气凝胶制备技术的进一步发展和优化，相信气凝胶在高分子复合材料领域将有更多的应用和突破。
石墨烯基气凝胶
石墨烯基气凝胶
石墨烯基气凝胶是一种新型多孔材料，由石墨烯片层通过物理或化学方法交联构成。
石墨烯是一种由碳原子组成的二维晶体材料，具有极高的比表面积、优异的导电性和导热性等特点。
石墨烯基气凝胶具有以下特点和应用：
1. 高比表面积：石墨烯基气凝胶具有非常高的比表面积，可达到几百到上千平方米/克，因此具有出色的吸附性能，能够吸
附大量气体分子和有机物质。
2. 优异的导电性：石墨烯具有优异的导电性，当其用于气凝胶制备时，可以维持材料的导电性。
3. 轻质且具有强度：石墨烯基气凝胶由于其多孔结构，非常轻盈，同时具有一定的力学强度，可应用于轻质结构材料。
4. 热稳定性：石墨烯基气凝胶具有较好的热稳定性，能够在高温环境下保持结构的稳定性。
5. 可调控孔径和孔隙度：通过控制制备过程和方法，可以调控石墨烯基气凝胶的孔径和孔隙度，以满足不同应用需求。
石墨烯基气凝胶在吸附分离、催化剂载体、能源存储等领域具有广泛应用。
例如，石墨烯基气凝胶可以作为高效的吸附材料，用于有害气体的捕集和储存；可以作为催化剂的载体，提高催化反应的效率和选择性；还可以作为超级电容器或锂离子电池的电极材料，提高能源存储的性能。
此外，石墨烯基气凝胶还具有良好的机械稳定性和热稳定性，因此在轻质结构材料和高温环境下的应用也具有很大潜力。
大连工业大学科技成果——常压干燥工艺制备介孔SiO2气凝胶及其复合材料
大连工业大学科技成果——常压干燥工艺制备介孔SiO2气凝胶及其复合材料项目简介SiO2气凝胶是一类新型轻质介孔材料，具有超低密度、高孔容、高比表面积和低热导率等特点，在催化吸附、保温隔热、废气废水处理和药物载体等许多领域具有广阔的应用前景。
传统上，SiO2气凝胶的制备多采用超临界干燥工艺，但超临界干燥工艺复杂、成本高，而且有一定的危险性。
本项目以水玻璃等为原料，通过常压干燥工艺制备疏水介孔SiO2气凝胶以及TiO2-SiO2、WxTiO2-SiO2、CsxWO3-SiO2等多种复合气凝胶材料。
在常压干燥技术制备纯SiO2气凝胶基础上，研发的升级产品（SiO2复合气凝胶产品）主要包括：TiO2-SiO2复合气凝胶，WxTiO2-SiO2复合气凝胶，磁性SiO2气凝胶，磁性SiO2-TiO2复合气凝胶、CsxWO3-SiO2复合气凝胶，以及SiO2/玻璃棉复合保温隔热毡等系列产品。
本项目采用常压干燥工艺合成SiO2气凝胶及其复合材料，已具备成熟的制备技术，现已申报并获授权相关专利10项，其中已有2项专利技术转让，其余8项专利如下：一种负载光催化剂的SiO2复合气凝胶材料及其制备方法，ZL201510079810.5；轻质介孔复合气凝胶材料及其制备方，ZL201410131471.6；一种光催化剂/SiO2复合气凝胶材料及其制备方法，ZL201510079953.6；一种复合空气净化涂料及其制备方法，ZL201210375693.3；一种SiO2气凝胶/无机棉复合保温隔热毡及其制备方法，ZL201210118184.2；一种TiO2-SiO2复合气凝胶的制备方法，ZL201210118102.4；介孔WO3及其制备方法，ZL201010595964.7；SiO2-WO3复合气凝胶及其制备方法，ZL201010597377.7。
主要技术特点SiO2气凝胶为纳米介孔结构，比表面积500-900m2/g，表面可呈现出明显的亲/疏水性，对有机溶剂、有机染料和甲醛等挥发性有机化合物具有极高的吸附性能；并且能够有效的吸附和释放药物。
石墨烯气凝胶-聚吡咯复合正极及水系锌离子二次电池
石墨烯气凝胶-聚吡咯复合正极及水系锌离子二次电池石墨烯气凝胶-聚吡咯复合正极是一种新型的电极材料，具有很高的比表面积、优异的导电性和很好的机械性能。
它能够在锂离子电池和钠离子电池中发挥出色的性能，而在水系锌离子二次电池中，石墨烯气凝胶-聚吡咯复合正极也显示出了巨大的潜力。
让我们来了解一下石墨烯气凝胶-聚吡咯复合正极的制备方法和特性。
石墨烯气凝胶是一种由石墨烯片层组成的多孔结构材料，因其高比表面积、优异导电性和良好的力学性能而备受关注。
而聚吡咯是一种导电聚合物，可以与石墨烯气凝胶形成复合材料。
这种复合材料不仅具有石墨烯气凝胶的高比表面积和导电性，还具有聚吡咯的柔韧性和可拉伸性。
这使得石墨烯气凝胶-聚吡咯复合正极在水系锌离子二次电池中表现出色。
石墨烯气凝胶-聚吡咯复合正极在水系锌离子二次电池中的应用有着巨大的潜力。
水系锌离子电池作为一种新型的电化学储能装置，具有安全性高、成本低、可再生性强的特点，被广泛应用于储能领域。
而石墨烯气凝胶-聚吡咯复合正极作为水系锌离子电池的正极材料，能够充分发挥其优良的导电性和机械性能，提高水系锌离子电池的循环稳定性和能量密度，从而提升水系锌离子电池的性能。
总结回顾，石墨烯气凝胶-聚吡咯复合正极在水系锌离子二次电池中展现出了卓越的性能。
通过本文的介绍，我们了解了石墨烯气凝胶-聚吡咯复合正极的制备方法和特性，以及其在水系锌离子二次电池中的应用前景。
我个人认为，石墨烯气凝胶-聚吡咯复合正极将会成为水系锌离子电池领域的重要材料，为储能技术的发展带来新的可能性。
希望本文能让你更深入地了解石墨烯气凝胶-聚吡咯复合正极及其在水系锌离子二次电池中的应用。
以上内容仅供参考。
石墨烯气凝胶-聚吡咯复合正极在水系锌离子二次电池中的应用前景随着社会的发展和对可再生能源的需求不断增加，储能技术的发展成为当前的热点之一。
水系锌离子二次电池作为一种无污染、低成本的储能装置，具有广阔的应用前景。
而石墨烯气凝胶-聚吡咯复合正极作为水系锌离子二次电池的正极材料，具有良好的机械性能和导电性能，对于提高水系锌离子二次电池的循环稳定性和能量密度具有重要意义。
多孔硅基复合材料和石墨烯硅复合材料的制备及其在锂电池中的应用
多孔硅基复合材料和石墨烯/硅复合材料的制备及其在锂电池中的应用近年来,随着便携式电子产品的普及和电动汽车的快速发展,高能量密度和大倍率性能的锂离子二次电池的研究引起了人们的广泛关注。
硅作为典型的合金型负极材料,在已知的锂离子电池负极中具有最高的理论比容量(4200 mAh·g-1),被认为是下一代理想的负极候选材料。
但是由于硅充锂时较大的体积膨胀效应和较低的导电率,导致充放电循环稳定性和倍率性能较差,因此限制了硅基负极锂离子电池的商业化应用。
为了解决以上问题,硅的多孔化和石墨烯包覆是两种可行的技术途径。
前者可以为硅的体积膨胀提供充足的内缓冲空间,从而显著提高循环稳定性。
后者依赖于石墨烯优异的导电性,可以显著提高材料的倍率性能,其网状结构也可以承载硅的膨胀,抑制粉化脱落。
本论文在系统调研国内外多孔硅粉制备和石墨烯包覆生长的研究进展基础上,围绕制备方法的简便易行和成本的降低,制备工艺的优化和电池电化学性能的提升,采用铜银双原子金属辅助化学腐蚀法(Metal-assisted chemical etching,MACE)、化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition,CVD)、高能球磨法、高温热氧化法等制备工艺,分别制备出碳包覆多孔硅粉(PorousSilicon/C,PSi/C)和石墨烯氧化硅双重包覆硅粉(Si/SiOx/G)两种复合材料,并考察了它们的形貌,结构,电化学等性能,制备了相关的原型器件,取得的创新性成果如下:(1)创新性地提出将铜银双原子MACE法应用于多孔硅粉的制备。
该工艺的优势在于依靠铜银双原子的协同机制,既可以减少了 Ag的使用,降低成本,又可以弥补Cu辅助腐蚀结构不均匀、孔洞不够深入的缺点。
研究发现,反应温度和双氧水浓度的变化均会对多孔硅粉的形貌产生显著影响。
确定恰当的腐蚀参数后,采用高能球磨法进一步缩小粒径,并采用CVD法实现无定形碳的包覆,从而制备出PSi/C复合材料。
Si02气凝胶／纤维复合材料热稳定性的研究
不 同 浓 度 的 三 甲 基 氯 硅 烷 和 正 己 烷 对 混 合 溶 液 进 行 表 面 干 燥 箱 中干 燥 数 小 时 。 得 到气凝胶 纤维复合 材料 。
术 领 域 有 着 广 泛 的应 用 前 景 。
一
恰 当值 ， 将其 放入水浴锅 中水浴 加热保温 半小 时左右 ；
待 其充分水解后加入 一定 量 的氨水作 催化剂 ， 调节 ｐ Ｈ至 恰 当值 ， 使其 发生凝胶化 ， 加入母 液 ， 并 老化 ４ ８ ｈ以上 ； 将
老 化 后 有 一 定 刚性 的 醇凝 胶／ 纤 维 复 合 材 料 取 出 ，放 人 无
Ｓ ｉ Ｏ ２ 气凝胶／ 纤维复合材料热稳定性的研究
高富强 ， 曾令 可 ， 王慧
（ １ ． 广州 市 能 源 检 测 研 究 院 ， 广州 ２ ． 华南理工大学 ， 广州 ５ １ ０ １ ７ ０； ５ １ ０ ６ ４ ０ ）
摘
要： 本 文 以正 硅 酸 乙 酯 （ Ｔ Ｅ Ｏ Ｓ ） 为前驱体 ； 乙醇 和 水 为 溶 剂 ； 采用 Ｈ Ｃ １ 和
酸浓 度为 ０ ． １ ｍｏ ｌ ／ Ｌ 、 氨水 浓度 为 ｌ ｍｏ ｌ ／ Ｌ； 水为蒸 馏水 ； 纤
随着现代 科技 的发展 ，很 多领域对 隔热材 料 的要 求 维 为 一 般 工业 用 莫 来 石 陶瓷 纤 维 。 本文所采用 的仪器 为 Ｊ Ｂ 一 ２型磁力搅拌器 、 Ｄ Ｚ Ｋ Ｗ— Ｄ 一 越 来越高 ， 传 统 的隔热材料 ， 如： 无机纤 维 、 有机 泡沫等 已 Ｄ Ｚ Ｆ 一 ６ ０ ２ ０ Ｂ 型 曲 线 控 制 真 空 干 燥 不 能 满 足 现 代 Ｔ 业 的需 求 。因此 ， 现 代 工 业 隔 热 材 料 的 新 １型 电 热 恒 温 水 浴 锅 、 Ｐ Ｈ Ｓ 一 ３ 型ｐ Ｈ酸度计 、 Ｓ Ｔ Ａ ４ ４ ９ Ｃ型热重分析仪等 。 的发展 方 向气凝胶 复合 隔热 材料应运 而生 ，其主要是 由 箱、
多孔真空硅和气凝胶
多孔真空硅和气凝胶引言：多孔材料在科学研究和工程应用中具有广泛的应用前景。
多孔真空硅和气凝胶作为两种重要的多孔材料，具有独特的结构和性能，被广泛研究和应用于各个领域。
本文将就多孔真空硅和气凝胶的结构、制备方法、性能和应用进行详细介绍。
一、多孔真空硅1. 结构多孔真空硅是由硅材料制成的具有高度开放孔隙结构的材料。
其孔隙结构呈现连通的三维网络状，具有高比表面积和大孔隙体积。
多孔真空硅的孔径可调控，可在纳米尺度至微米尺度之间。
2. 制备方法多孔真空硅的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、蒸发法和模板法等。
其中，溶胶-凝胶法是一种常用的制备方法。
通过将硅源与溶剂和表面活性剂混合，形成胶体溶胶，随后经过凝胶、干燥和高温处理等步骤，最终得到多孔真空硅材料。
3. 性能多孔真空硅具有优异的性能，主要包括以下几个方面：(1) 高比表面积：多孔真空硅的孔隙结构使其具有极高的比表面积，有利于吸附和催化反应等表面相关过程的进行。
(2) 低密度：多孔真空硅的孔隙结构使其具有较低的密度，有利于减轻材料的重量，提高材料的比强度。
(3) 良好的热稳定性：多孔真空硅具有良好的热稳定性，可以在高温环境下稳定存在。
(4) 良好的化学稳定性：多孔真空硅对一些酸、碱和有机溶剂等具有一定的化学稳定性，具有广泛的应用潜力。
4. 应用多孔真空硅具有广泛的应用前景，主要应用于以下几个领域：(1) 催化剂载体：多孔真空硅具有高比表面积和大孔隙体积，可以作为优良的催化剂载体，用于催化反应的催化剂的固定和分散。
(2) 气体吸附材料：多孔真空硅具有高度开放的孔隙结构，可用于气体吸附材料，如气体分离、气体储存等领域。
(3) 光学材料：多孔真空硅具有调控孔径的能力，可用于制备光学材料，如光学波导、光学滤波器等。
(4) 生物医学应用：多孔真空硅具有良好的生物相容性，可用于药物传递、生物成像和组织工程等领域。
二、气凝胶1. 结构气凝胶是一种具有高度开放孔隙结构的固体材料，其孔隙结构呈现连通的三维网络状，具有高比表面积和大孔隙体积。
石墨烯气凝胶在重金属吸附中的应用
石墨烯气凝胶在重金属吸附中的应用一、石墨烯气凝胶概述石墨烯气凝胶是一种新型的多孔材料，由石墨烯片层构成，具有轻质、高比表面积和优异的机械性能。
这种材料因其独特的结构和性质，在多个领域展现出巨大的应用潜力，特别是在重金属吸附领域，石墨烯气凝胶显示出了卓越的性能。
1.1 石墨烯气凝胶的制备石墨烯气凝胶的制备方法多样，包括化学气相沉积、溶胶-凝胶法、冷冻干燥法等。
这些方法各有优势，但共同的目标是形成具有高孔隙率和大比表面积的三维多孔结构，以增强其吸附能力。
1.2 石墨烯气凝胶的物理化学特性石墨烯气凝胶的物理化学特性是其吸附性能的关键。
这些特性包括高比表面积、多孔结构、良好的化学稳定性和可调节的表面化学性质。
这些特性使得石墨烯气凝胶能够有效地吸附水中的重金属离子。
二、石墨烯气凝胶在重金属吸附中的应用石墨烯气凝胶在重金属吸附领域的应用主要得益于其出色的吸附能力。
以下是石墨烯气凝胶在重金属吸附中的几个关键应用场景。
2.1 水处理中的重金属吸附水体污染是全球性的环境问题，其中重金属污染尤为严重。
石墨烯气凝胶因其高吸附容量和快速吸附速率，在水处理中显示出了巨大的应用潜力。
它可以有效地从水体中吸附铅、汞、镉等重金属离子。
2.2 工业废水处理工业生产过程中产生的废水含有多种重金属离子，这些重金属离子对环境和人体健康构成严重威胁。
石墨烯气凝胶可以作为一种高效的吸附剂，用于工业废水的净化处理，减少重金属的排放。
2.3 土壤修复土壤中的重金属污染同样不容忽视。
石墨烯气凝胶可以通过物理吸附或化学吸附的方式，从土壤中移除重金属，有助于土壤的修复和再利用。
2.4 石墨烯气凝胶的改性与功能化为了进一步提高石墨烯气凝胶的吸附性能，研究人员对其进行了多种改性处理，包括表面功能化、复合其他材料等。
这些改性方法可以提高石墨烯气凝胶的选择性吸附能力，增强其稳定性和循环利用性。
三、石墨烯气凝胶在重金属吸附中的挑战与发展前景尽管石墨烯气凝胶在重金属吸附领域展现出了巨大的潜力，但仍面临一些挑战和问题。
一种石墨烯气凝胶聚氨酯泡沫导电复合材料的制备方法_CN109650779A
2 .如权利要求1所述的一种石墨烯气凝胶/聚氨酯泡沫导电复合材料的制备方法，其特 征在于，步骤一中氧化石墨烯分散液的浓度为1～10wt .％。
步骤五 ，制备氧化石墨烯气凝胶/聚氨酯开孔泡沫复合材料 ：将步骤四中所得填充有氧 化石墨烯/壳聚糖溶液的聚氨酯开孔泡沫转移至模具中 ，将模具一端的导热板插入装有冷 冻液的 冷 冻罐中进行双向冷 冻 ，直至模具中的 溶液被完全冻结 ；随 后将冷 冻的 样品从模具 中取出，迅速转移至冷冻干燥机中进行升华干燥1 .5～3天，直至材料内部的冰完全升华；
8 .如权利要求1所述的一种石墨烯气凝胶/聚氨酯泡沫导电复合材料的制备方法，其特
2
CN 109650779 A
权 利 要 求 书
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征在于，步骤六中在90℃下热处理时间为0 .5～3小时，在200℃下的热处理时间为5～30分 钟。
9 .如权利要求1所述的一种石墨烯气凝胶/聚氨酯泡沫导电复合材料的制备方法，其特 征在于，所述聚氨酯开孔泡沫为软质、半硬质或者硬质材质的塑料。
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910049631 .5
(22)申请日 2019 .01 .18
(71)申请人 四川大学 地址 610065 四川省成都市一环路南一段 24号
(72)发明人 夏和生 翟天亮 马里罗 .拉瓦叶纳 乔凡娜 .博诺科雷
3 .如权利要求1所述的一种石墨烯气凝胶/聚氨酯泡沫导电复合材料的制备方法，其特 征在于，步骤二中所得壳聚糖溶液的浓度为1～20wt .％；所述机械搅拌速率为500～1000 转/分；所述离心转速为500～1000转/分，离心时间为2～10分钟。
以石墨烯气凝胶为导电相的压电阻尼复合材料
文章编号:１００１Ｇ９７３１(２０１８)０６Ｇ０６０７３Ｇ０７以石墨烯气凝胶为导电相的压电阻尼复合材料∗薛文超１,陈玉洁１,李㊀华１,２,刘河洲１,２,张春梅１(１．上海交通大学材料科学与工程学院,上海２００２４０;２．高新船舶与深海开发装备协同创新中心,上海２００２４０)摘㊀要:㊀阻尼材料在减振降噪领域有着极其重要的应用,而压电阻尼复合材料能够在普通阻尼材料摩擦损耗基础之上进一步引入力Ｇ电Ｇ热损耗,从而提高基体材料的阻尼性能,使其在主动和被动减震方面备受青睐.但是通常为了达到导电渗流阈值,需要添加大量的导电相.采用模板辅助氧化石墨烯自组装的方式制备了三维石墨烯气凝胶,以此作为导电相,以聚氨酯/聚甲基丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯I P N共聚物作为基体,锆钛酸铅压电陶瓷作为压电相,制备了压电阻尼复合材料.三维石墨烯气凝胶的使用,由于其本身三维导电网络的存在,使得制备的压电阻尼复合材料可以在很低的导电相含量下达到导电渗流阈值,将压电陶瓷产生的电能转化为热能损耗掉,有效拓宽了基体材料的阻尼温域和提高了材料室温下的阻尼性能.关键词:㊀I P N;石墨烯气凝胶;P Z T;压电阻尼中图分类号:㊀T B３３２文献标识码:A D O I:１０．３９６９/j．i s s n．１００１Ｇ９７３１．２０１８．０６．０１１０㊀引㊀言振动对于现代设备的精度㊁可靠性㊁稳定性以及使用寿命都有不利影响.而材料阻尼作为减振降噪的一种重要方式,一直备受关注.高分子材料由于其独特的黏弹性,赋予了高分子优异的阻尼性能[１],使其成为最常用的阻尼材料之一.然而,通常情况下,高聚物只在在玻璃化转变温度附近的２０~３０ħ范围内具有很好的阻尼性能,极大限制了其应用范围[２].为了提高高聚物的阻尼性能,压电阻尼复合材料在高分子基体摩擦损耗基础上进一步引入力Ｇ电Ｇ热的损耗,提高基体的阻尼性能,在主动和被动减振方面有着重要的应用.之前,一系列使用金属[３]㊁炭黑[４Ｇ８]㊁碳纤维[９Ｇ１２]或者碳纳米管[１３Ｇ１７]作为导电相的压电阻尼复合材料被制备出来.然而,为了达到导电渗流阈值,通常添加太多导电相(通常大于１％(质量分数)),以至于有时会影响基体的性能.例如,Q i a o[８]使用溴化丁基橡胶做为基体,P Z T作压电相,炭黑(C BＧN５５０)作导电相制备了压电阻尼复合材料.然而,炭黑的渗流阈值高达８％(质量分数).L i u[１８]制备了氯化丁基橡胶/聚丙烯酸乙酯/压电陶瓷/炭黑压电阻尼复合材料.渗流阈值大约为１０％(体积分数)C B,此时体积电阻率在１０５~１０９．５Ω/c m之间.S h a m i r(２０１０)[１９]使用十二烷基苯磺酸去提高炭黑在苯乙烯Ｇ丙烯酸丁酯无规共聚物中的分散性,将炭黑的渗流阈值降低到了３％(质量分数).同时,实验表明,随着炭黑含量增加,基体的阻尼性能下降,特别是炭黑含量高于４％(质量分数)之后,复合材料在玻璃化温度的阻尼因子会急剧下降.可以看到为了达到渗流阈值,导电相添加含量都是比较高的.为了降低复合材料的导电渗流阈值,减少导电相的使用,本文采用优化结构的I P N共聚物作为基体,P Z T作为压电相,三维石墨烯气凝胶作为导电相制备了压电阻尼复合材料.由于三维石墨烯气凝胶本身的三维导电结构,使得复合材料导电渗流阈值可以大大降低,最终制得了导电相含量低㊁阻尼性能优异的压电阻尼复合材料.１㊀实㊀验１．１㊀复合材料制备１．１．１㊀实验原料甲基丙烯酸甲酯(MMA),甲基丙烯酸丁酯(B MA),聚四氢呋喃醚二醇(P T M E G),４,４ Ｇ二苯基甲烷二异氰酸酯(M D I),购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司;丙三醇,水合肼(８５％(质量分数)),购自国药集团化学试剂有限公司;商业聚氨酯泡沫,购自四川宏昌塑料工业有限公司;氧化石墨烯溶液,改进的H u mm e r方法[２０]制备;锆钛酸铅压电陶瓷(粒径约５μm),购自淄博博朗电子有限公司.１．１．２㊀I P N预聚物共混P T M E G,丙三醇,预先在１１０ħ用真空烘箱抽真空除水３h,直至单体中没有气泡产生,降温至６０ħ待用.M D I在鼓风干燥箱中６０ħ加热３h,直至完全融为无色透明液体.按照m(P T M E G)ʒm(丙三醇)ʒm(M D I)＝４１．９６ʒ７．４９ʒ０．５５取相应单体,然后将单３７０６０薛文超等:以石墨烯气凝胶为导电相的压电阻尼复合材料∗基金项目:国家自然科学基金资助项目(５１３７３０９６,U１７３３１３０);上海市基础研究领域科技创新行动资助项目(１６J C１４０１５００);中国航天科工集团公司科学技术基金资助项目(２０１７ＧH TＧJ D)收到初稿日期:２０１８Ｇ０１Ｇ１２收到修改稿日期:２０１８Ｇ０３Ｇ１１通讯作者:李㊀华,EＧm a i l:l i h＠s j t u．e d u．c n;刘河洲作者简介:薛文超㊀男,山东滨州人,硕士,师承李华教授,从事阻尼复合材料研究.体在６０ħ下搅拌,混合均匀.按质量比１ʒ２称取MMA和B MA单体,混合均匀.向二者单体混合物中加入MMA和B MA总质量０．２％的A I B N作为引发剂,搅拌,使得A I B N完全溶解在丙烯酸酯单体中.将混合物密封,在６０ħ油浴加热,同时不断搅拌,使丙烯酸单体预聚合,直至单体混合物呈现为有黏度的油状液体.最后,将聚氨酯单体混合物和丙烯酸酯预聚物按照质量比１ʒ３的比例混合均匀,待用.１．１．３㊀石墨烯气凝胶的合成先将商业聚氨酯泡沫用去离子水超声清洗１５m i n,然后取出,在７０ħ下烘干１２h待用.石墨烯气凝胶的制备过程如图１所示,把泡沫裁剪为２０mm ˑ２０mmˑ５mm的长方体,将其浸润在装有预先配制好的氧化石墨烯和水合肼的混合溶液中(每１m g氧化石墨烯加５μL的水合肼,剧烈搅拌混合均匀)的烧杯中.将P U泡沫在混合溶液中反复挤压数次,然后将烧杯置于真空烘箱中室温抽真空１５m i n,以除去聚氨酯泡沫中的气泡,使其可以被氧化石墨烯溶液充分浸润.用保鲜膜或者P E T薄膜将烧杯口密封,在烘箱中９０ħ加热１２h,氧化石墨烯会在还原剂水合肼作用下被还原为石墨烯.由于石墨烯在水中溶解度很小,会在溶液中析出,吸附在聚氨酯海绵的表面,以πＧπ键的形式搭接在一起形成三维石墨烯气凝胶(G N F).将G N F在烧杯中取出,用去离子水清洗数次,置于烘箱中５０ħ烘干,待用.其中气凝胶的石墨烯含量可以根据氧化石墨烯溶液的浓度进行调节.图１㊀石墨烯气凝胶合成过程F i g１F a b r i c a t i o n p r o c e s s o fG N F １．１．４㊀压电阻尼复合材料的制备将I P N预聚混合物与P Z T搅拌混合均匀,将石墨烯气凝胶浸至混合物中,反复挤压数次,以排除其中的空气,再将混合物和G N F一起置于真空烘箱中抽真空５m i n,进一步除泡.最后,将混合物及气凝胶一起密封,７０ħ反应４h预聚合,１２０ħ反应６h终聚合.将反应产物周围没有石墨烯气凝胶部分切除,制备得到压电阻尼复合材料.其结构如图２所示,I P N聚合物作为基体,P Z T作为压电相,呈颗粒状零散分布在基体之中,石墨烯作为导电相在基体中片状分布,耗散P Z T产生的电荷.图２㊀压电阻复合材料结构F i g２S c h e m a t i c s t r u c t u r e o f c o m p o s i t e １．２㊀实验表征红外由美国N i c o l e t６７００傅里叶变换红外光谱仪测试;拉曼由德国S E N T E R R A R２００ＧL色散型共聚焦拉曼光谱仪测试,激发波长５３２n m;阻尼性能利用美国P e r k i n E l m e r的D MA８０００动态热机械分析仪测试,压缩模式,３ħ/m i n升温速率.频率为１H z;石墨烯气凝胶样品的形态和结构使用H i t a c h i的SＧ４８００扫描电子显微镜观察;导电性使用P E O B E ST E C H的R T SＧ８四探针电导率测试仪和上海第六仪器有限公司的Z C３６高阻计测量.２㊀结果与讨论２．１㊀氧化还原石墨烯表征在不加入聚氨酯骨架,其余反应条件不变情况下,研究石墨烯是否是被充分还原.对氧化还原石墨烯进行红外和拉曼表征,以分析石墨烯氧化还原前后的官能团变化.图３是氧化还原石墨烯在氧化(G O)和还原(R G O)前后的红外图谱.从图３可以看到,氧化石墨烯在３４１０和１１２０c m－１处都有比较强的吸收峰,分别代表着O H的伸缩振动峰和C O键的伸缩振动峰.图３㊀石墨烯氧化还原前后红外图谱F i g３F TＧI Rs p e c t r a o fG Oa n dR G O㊀㊀在１７２４c m－１处比较弱的峰是C O的伸缩振动吸收峰.氧化石墨烯红外图谱中这些含氧基团特征吸４７０６０２０１８年第６期(４９)卷收峰的存在,说明在石墨片层表面成功引入了羟基,环氧基团,羧基等含氧基团,石墨是被充分氧化的,成功制得了G O溶液.而对应的石墨烯红外图谱,这些吸收峰几乎都消失了,代表着还原过程中含氧基团和含氢基团的脱除,说明氧化石墨烯被成功还原成石墨烯了.在G O的红外图谱中,２２８０c m－１处也有一个比较强的吸收峰,这可能是在氧化石墨烯氧化过程中生成的铵盐附着在G O表面所致.而G O还原得到的石墨烯是没有该峰的,说明该杂质已经被去除,不会影响石墨烯的性能.在拉曼光谱中,可以进一步佐证氧化石墨烯被成功还原.图４是氧化石墨烯还原前后的拉曼图谱.石墨烯和氧化石墨烯在１３４０和１５８２c m－１处都出现了两个比较强的吸收峰.其中,１３４０c m－１处吸收峰对应着D带(碳原子s p３杂化,与石墨烯端面上具有悬挂键的碳原子振动有关),１５８２c m－１处吸收峰对应着G 带(s p２杂化,对应着石墨的E２g声子振动)[２１].可以看到,I D/I G(D带和G带峰高的比值,代表着石墨的晶格混乱度)从G O的０．８５升高到R G O的１．０６,说明还原过程中体系的晶格混乱度提高了,这是由于还原过程中含氧基团的脱除,在石墨烯片层结构产生了更多缺陷导致.图４㊀石墨烯氧化还原前后红外图谱F i g４F TＧI Rs p e c t r a o fG Oa n dR G O ２．２㊀I P N共聚物红外表征由于I P N基体要与三维石墨烯气凝胶复合,而复合进入石墨烯气凝胶之后,是无法对单体进行搅拌的.所以把I P N单体混合均匀后,在不搅拌条件下直接聚合,分析反应条件是否合适.制得的I P N共聚物红外图谱如图５所示.在红外图谱中,３３００c m－１处是聚氨酯氨基甲酸酯基团的N H伸缩振动峰,说明I P N 共聚物中是含有聚氨酯的.在３０００~２８００c m－１之间的吸收峰是甲级和亚甲基的伸缩振动峰,在１７２５c m－１处的吸收峰是聚氨酯和丙烯酸酯的C O 伸缩振动峰,１２２０和１１００c m－１处强的吸收峰,分别是C O C的反对称和对称振动峰.这些吸收峰的存在,说明的确合成了聚氨酯和丙烯酸酯的I P N共聚物.而且红外图谱中,在２２８０~２２４０c m－１之间没有明显吸收峰,说明I P N共聚物中没有游离态的异氰酸酯基团,在１６８０~１６４０c m－１之间没有明显的吸收峰,说明没有C C双键,没有未反应的丙烯酸酯类.综上,反应条件是合适的,的确制得了聚氨酯/丙烯酸酯I P N共聚物,且没有游离基团未反应.图５㊀I P N红外图谱F i g５F TＧI Ro f I P N２．３㊀I P N/P Z T复合材料动态力学性能在I P N共聚物中,加入不同含量的P Z T,制备为I P N/P Z T复合材料,其阻尼性能和模量如图６和７所示.图６㊀P N/P Z T损耗因子F i g６L o s s f a c t o r o f P U/P Z Tc o m p o s i t e图７㊀I P N/P Z T储能模量温度曲线F i g７S t o r a g em o d u l u s o f I P N/P Z Tc o m p o s i t e ㊀㊀由图６和７可以看到,在I P N共聚物加入P Z T制成复合材料之后,材料的玻璃化转变温度除了每１００g I P N加入４０g P Z T的样品外,其余样品玻璃化温度都提高了.这是由于加入P Z T之后,P Z T填充在I P N 分子链段之间,减小了链段运动的自由体积,阻碍了分子链段的运动,为了达到足够的自由体积使分子链段５７０６０薛文超等:以石墨烯气凝胶为导电相的压电阻尼复合材料运动,需要更高的温度,使得玻璃化温度提高.而每１００g I P N 加入４０g P Z T 的样品,由于其P Z T 含量过高,导致P Z T 分布不均匀,同时P Z T 含量过高,也不利于聚氨酯的合成以及交联(可以在D MA 曲线上看到在１５０ħ后其t a n δ曲线迅速上升,损耗模量迅速下降,这说明聚合物已经部分进入了粘流态,聚合反应交联比较差),使得玻璃化温度反而降低.加入P Z T 后,I P N 共聚物的在玻璃化温度的损耗因子降低,并随着P Z T 含量增加开始回升,如表１所示.加入P Z T 后,对基体材料阻尼性能有两方面影响:P Z T 引入相当于稀释了基体,对阻尼不利;另一方面是引入了基体与P Z T 的摩擦以及P Z T 颗粒之间的摩擦效应,这是对阻尼有利的,而最终复合材料的阻尼性能,是二者合力作用的结果.从阻尼温域看,每１００g I P N 加入４０g P Z T 时阻尼温域最宽,但是由于此时P Z T 含量过高,使得其在高温阶段(特别是１１０ħ以后)并没有很好的使用价值,所以最终选择每１００g I P N 共聚物加入２０g P Z T 与G N F 复合制备压电阻尼复合材料.同时,复合材料在－７０ħ时的储能模量相对于I P N 聚合物基体也降低了,下降了近一倍.同时,在图１１中可以看到,储能模量曲线在玻璃化温度附近会出现一个小的峰值,这是在玻璃化温度附近分子链段开始可以运动,分子内部聚氨酯的软硬段以及聚氨酯和聚丙烯酸酯的互穿网络结构进行了微相结构上的调整.储能模量在１２０ħ之后快速提高,其实是因为超过１２０ħ之后,由于P MMA 没有交联,会发生部分熔融,与测试仪器产生粘连,导致其模量测得值看起来似乎是上升的,其实是已经降低到很小.表１㊀I P N /P Z T 动态力学性能T a b l e １D y n a m i c p r o p e r t i e s o f I P N /P Z Tc o m po s i t e 样品gP Z T /１００g I P N T g/ħt a n δa t T g阻尼温域(t a n δȡ０．３)/ħ－７０ħ下模量/P a０６４．４１．１６４７．０~９８．３(５１．３)１．９７２７７．２１．０４５９．３~１１０．１(５０．８)１．１５５７６．９１．０４５６．３~１１０．７(５４．４)０．９５１０７６．７１．１２５７．８~１１３．４(５５．６)１．４４２０７６．２１．１９５７．４~１１４．２(５６．５)１．５４４０５６．７０．９３３５．０~１８０(１４５)０．８８２．４㊀压电阻尼复合材料的表征G N F 的石墨烯形态分布,G N F 及其复合材料的电阻率如图８和９所示.G N F 石墨烯含量采用下述方法确定:(１)在７０ħ下加热P U 骨架１h ,称量其质量,记为W １;(２)将该P U 作为骨架合成出的G N F 在７０ħ干燥１h ,称量其质量,记为W ２.石墨烯质量分数可以按照(W ２－W １)/W ２ˑ１００％计算出来.从图８(a )~(c )可以看出,石墨烯气凝胶是石墨烯附着在P U骨架上制得,其形态和聚氨酯骨架是一致的.随着石墨烯含量增加,G N F 的石墨烯形态分布以及电阻率都发生了极大变化.在图９可以看到,可以看到,随着石墨烯含量增加,G N F 的导电性一直增加,但是由其制备的复合材料却是先增加后减小.当石墨烯含量为２．６％(质量分数)时,石墨烯片层之间是独立的,并没有搭接起来,其电阻率高达２．２ˑ１０５Ω m ,由其制得的复合材料电阻率约７ˑ１０１２Ω m ,近乎是个绝缘体.当石墨烯含量达到１０．２％(质量分数)时候,石墨烯片层在聚氨酯骨架上开始相互接触,其电阻率急剧下降近３个数量级,复合材料电阻率下降近５个数量级.当石墨烯含量达到１８％(质量分数)时,石墨烯片层已经近乎完全覆盖了P U 骨架,当石墨烯含量达到４４．７％(质量分数)时,石墨烯已经开始覆盖住部分P U 骨架的孔隙.此时,尽管相对于低石墨烯含量的G N F 其电阻率下降,导电性能更好,但是由其制得的复合材料电阻率反而有所增加,导电性降低.这是由于当石墨烯覆盖住P U 骨架孔隙后,在灌注P U 和P Z T 混合物时,会破坏这些结构,反而使得复合材料导电性降低.而且,可以看出,复合材料的电阻率一般至少要比相对应的G N F 电阻率高３个数量级以上.这一方面是由于聚合物基体其本身的绝缘性,电阻率极高,另一方面也是是I P N 和P Z T 混合物复合进入G N F 时候会对石墨烯三维骨架有所破坏.总体看来,复合材料是渗流阈值在使用２５％(质量分数)石墨烯含量的G N F 达到,电阻率约１ˑ１０５Ω m ,此时石墨烯占整个复合材料的质量分数大约０．５５％(质量分数)(根据之前测量G N F 石墨烯含量时的体积和质量算出其密度为ρ,石墨烯含量为ω,然后切出一块规整的复合材料,测量其质量为W ,体积为V ,则石墨烯占复合材料的质量分数约为ρV ωWˑ１００％).图１０是不同导电相下的压电阻尼复合材料的压电模型,压电相和导电相分布在基体之中,压电相就像是小电源,导电相是导线(是有电阻的导线).压电陶瓷受到交变应力情况下,会产生极化现象,把机械能转化为电能,并将产生的电荷储存在压电陶瓷颗粒表面,如果电阻合适,压电陶瓷积累的一部分电荷就可以转化为热能被耗散掉.压电阻尼复合材料中,当石墨烯含量过低时,导电相孤立分布,压电陶瓷产生的电能不能充分耗散掉(如石墨烯含量为２．６％和１０．２％(质量分数)的G N F 制备的复合材料),此时压电陶瓷产生的极化电荷聚集在压电陶瓷表面,产生极化电场,而后随６７０６０２０１８年第６期(４９)卷着振动将电能重新转化为机械能;当石墨烯含量过高时候,压电陶瓷各个表面被导电相相互连接,会产生相互充放电,也不利于电能耗散(本实验采用确定结构的三维石墨烯气凝胶作为导电相,其导电结构由开始的聚氨酯骨架决定,几乎不会过高);只有石墨烯含量适当,材料导电性介于不导电和完全导电之间,每个压电颗粒,就如同单独的小电池,其耗散阻尼效果最好,这时材料刚刚达到渗流阈值(如使用石墨烯含量为２５．４％(质量分数)的G N F 制得的压电阻尼复合材料),可以将每个压电颗粒可以看做一个独立的电学系统,将其视为一个由电源(V ),电阻(R ),电容(C )以及电感(L )组成的电路,类似图１１所示.图８㊀不同石墨烯含量的气凝胶S E M 图F i g ８S E Mi m a ge s o fG N Fw i t hd if f e r e n tG Nc o n t e n t s 图９㊀石墨烯和复合材料电阻率F i g ９T h e c o n d u c t i v i t y o fG N Fa n d c o m po s i t e s ㊀㊀根据等L a w[３１]的理论,存在一个最适匹配电阻,使得整个电路能量耗散最大,这个匹配电阻可以按照式(１)计算.式(１)中的方程是对压电相沿着应力方向极化取向计算的,本文所用P Z T 在基体中无规排序,所以电容C 与公式中的不一致,但是规律是一致的,对于每种频率,都有其最适的匹配电阻值,这也是被动阻尼用于减振阻尼领域最受限制的地方,其频率适应性相对于主动阻尼和半主动阻尼会差一些R ＝１２πfC (１)㊀㊀其中,C 为在低频自由无束缚状态下压电材料在极化方向的电容;f 为受到交变应力的频率.由于基体的电阻值变化并非是随着导电相含量线性变化的,而是存在一个渗流阈值,渗流阈值以下,基体导电性很差,渗流阈值以上,基体导电性很好,所以一般匹配电阻都在复合材料渗流阈值处得到.此时,压电阻尼复合材料的阻尼性能由４部分构成:(１)聚合物基体链段之间的摩擦;(２)聚合物链段与压电陶瓷颗粒之间７７０６０薛文超等:以石墨烯气凝胶为导电相的压电阻尼复合材料的摩擦;(３)压电陶瓷颗粒之间的摩擦;(４)压电陶瓷将交变应力转化为电能,再由导电相耗散掉的机械能Ｇ电能Ｇ热能耗散途径.通常I P N 基体只有第一种耗散途径,I P N /P Z T 复合材料只有前３种耗散途径,所以,压电阻尼复合材料相比I P N 基体以及I P N /P Z T 复合材料,通常拥有更好的阻尼性能.图１０㊀不同石墨烯导电含量的压电模型F i g １０T h em o d e l s o f d i f f e r e n tG Nc o n t e n t s 图１１㊀压电阻尼复合材料的等效电路模型F i g １１M o d e l s o f e qu i v a l e n t e l e c t r i c a l c i r c u i t ㊀㊀在渗流阈值处压电阻尼复合材料其阻尼性能与基体I P N 以及I P N /P Z T 的对比表示在图１２中,其具体数据列在表２中,制得的I P N /G N F /P Z T 压电阻尼复合材料,其玻璃化温度５９．３ħ,损耗因子峰０．９６,阻尼温域为３３．６~１００．７ħ(６７．１ħ).图１２㊀压电阻尼材料的动态力学性能F i g １２D y n a m i c p r o p e r t i e so f p i e z o e l e c t r i cd a m p i n gc o m po s i t e ㊀㊀可以看到压电阻尼复合材料的玻璃化温度及其对应的损耗因子峰值都降低了,这主要是复合材料引入G N F 中含有的商业聚氨酯骨架所致,此骨架的玻璃化温度和阻尼因子都比较低,会使得复合材料阻尼峰值下降,但是降低了玻璃化温度也使得I P N 阻尼温域向室温靠拢,使其在室温附近有更好阻尼性能.复合材料的阻尼温域相对于I P N 基体有了较大提高,相比基体拓宽近１６ħ(接近２８％),而且在室温２５ħ附近的t a n δ(０．２４)比I P N 基体(t a n δ为０．１３)以及I P N /P Z T复合材料(t a n δ为０．１６)都要高,具有更好的使用性能.表２㊀压电阻尼材料的性能T a b l e ２D y n a m i c p r o p e r t i e so f p i e z o e l e c t r i cd a m p i n gc o m po s i t e 样品T g /ħt a n δ(T g )阻尼温域/ħI P N /G N F /P Z T５９．３０．９６３３．６~１００．７(６７．１)I P N /P Z T ７６．２１．１９５７．４~１１４．２(５６．５)I P N ６４．４１．１６４７．０~９８．３(５１．３)３㊀结㊀论将I P N 共聚物与P Z T 复合制备了I P N /P Z T 复合材料,发现加入P Z T 后,使得I P N 聚合物玻璃化温度升高,损耗因子峰值降低,阻尼温域变宽,当每１００gI P N 共聚物加入２０g P Z T 时,其阻尼性能最好,此时复合材料玻璃化温度７６．２ħ,损耗因子峰值为１．１９,阻尼温域为５７．４~１１４．２ħ(５６．５ħ).进一步,使用三维石墨烯气凝胶作为导电相,制成三相复合的压电阻尼复合材料.石墨烯气凝胶的使用,使得石墨烯以比较低的含量,石墨烯占复合材料０．５５％(质量分数)时,复合材料达到导电渗流阈值.得到的压电阻尼复合材料玻璃化温度５９．３ħ,损耗因子峰０．９６,阻尼温域为３３．６~１００．７ħ(６７．１ħ).阻尼温域相对于I P N 基体有了较大提高,拓宽近１６ħ(拓宽２８％).而且其阻尼温域比较接近室温,在室温２５ħ下(t a n δ为０．２４)比I P N 基体(t a n δ为０．１３)以及I P N /P Z T 复合材料(t a n δ为０．１６)具有更好的阻尼性能.参考文献:[１]㊀C u l i n J ．I n t e r p e n e t r a t i n g p o l y m e r n e t w o r k c o m p o s i t e s c o n t a i n i n gp o l y u r e t h a n e sd e s i g n e df o rv i b r a t i o nd a m p i n g[J ]．P o l i m e r y,２０１６,６１(３):１５９Ｇ１６５．[２]㊀L vX ,H u a n g Z ,S h iM ,e t a l ．C o m p o s i t i o nd i s t r i b u t i o n ,d a m p i n g a n d t h e r m a l p r o pe r t i e sof t h e t h i c k n e s s Ｇc o n t i n u Ｇo u sg r a d i e n t e p o x y /p o l y u r e th a n ei n t e r p e n e t r a t i n gp o l y m e r n e t w o r k s [J ]．A p pl i e dS c i e n c e s ,２０１７,７(２):１３５Ｇ１４７．[３]㊀B a n e r j e eS ,C o o k ＧC h e n n a u l tK A．A ni n v e s t i ga t i o ni n t o t h e i n f l u e n c eo fe l e c t r i c a l l y co n d u c t i v e p a r t i c l es i z eo ne Ｇl e c t r o m e c h a n i c a lc o u p l i n g a n d e f f e c t i v e d i e l e c t r i cs t r a i n ８７０６０２０１８年第６期(４９)卷c o e f f i c i e n t s i nt h r e e p h a s ec o m p o s i t e p i e z o e l e c t r i c p o l yＧm e r s [J ]．C o m p o s i t e sP a r tA ＧA p pl i e dS c i e n c ea n d M a n u Ｇf a c t u r i n g,２０１２,４３(９):１６１２Ｇ１６１９．[４]㊀Z h uX．E p o x y r e s i n Ｇb a s e p i e z o e l e c t r i c c o m p o s i t ed a m p i n gm a t e r i a l u s e d i n ,e ．g ．t r a f f i c t o o l s ,p r e c i s e a p pa r a t u s ,a n d m i l i t a r y e q u i p m e n t ,i n c l u d e s e p o x y r e s i n ,pi e z o e l e c t r i c c e Ｇr a m i c p o w d e r ,c o n d u c t i o nc a r b o n b l a c k ,a n dc u r i n g aＧge n t :C N １０１３２３６９７ＧB [P ]．２０１０Ｇ０９Ｇ２２．[５]㊀W a n g Y ,C h e n X ,H u a n g G ,eta l ．R e s e a r c h o nt h e d a m p i n gp e r f o r m a n c e o fC I I R /A C M /P Z T /C Bc o m p o s i t e s [J ]．P o l y m e rM a t e r i a l sS c i e n c e&E n g i n e e r i n g,２００５,２１(３):２４６Ｇ２４９．[６]㊀X uD ,C h e n g X ,G u o X ,e ta l ．D e s i g n ,f a b r i c a t i o na n d p r o p e r t y i n v e s t i g a t i o no f c e m e n t /p o l y m e rb a s e d１Ｇ３c o n Ｇn e c t i v i t yp i e z o Ｇd a m p i n g c o m po s i t e s [J ]．C o n s t r u c t i o na n d B u i l d i n g M a t e r i a l s ,２０１５,８４:２１９Ｇ２２３．[７]㊀B a b u I ,W i t hGD．E n h a n c e d e l e c t r o m e c h a n i c a l p r o pe r t i e s of p i e z o e l e c t r i c t h i n f l e x i b l e f i l m s [J ]．C o m po s i t e s S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y,２０１４,１０４:７４Ｇ８０．[８]㊀Q i a oY ,Z h a n g X ,L iX ,e t a l ．P r e p a r a t i o na n dd a m p i n gp r o p e r t i e s o f P Z T /a c e t y l e n e c a r b o n b l a c k /b r o m o b u t y l r u b b e r c o m p o s i t e s [M ]．U S A :P r o c e e d i n g s o f t h e S o c i e t yo f P h o t o ＧO p t i c a l I n s t r u m e n t a t i o n E n gi n e e r s (S P I E ),２００７:４２３０４Ｇ４２０３４．[９]㊀K i mSY ,T a n i m o t oT ,U c h i n oK ,e t a l ．E f f e c t s o f P Z T p a r Ｇt i c l e Ｇe n h a n c e d p l y i n t e r f a c e s o n t h e v i b r a t i o nd a m p i n g be h a v Ｇi o r of C F R Pc o m p o s i t e s [J ]．C o m p o s i t e sP a r tA ＧA p pl i e dS c i Ｇe n c e a n dM a n u f a c t u r i n g,２０１１,４２(１０):１４７７Ｇ１４８２．[１０]㊀X i nBD ,X i o n g Y．S t u d y o f p i e z o Ｇd a m p i n gp r o pe r t i e s of C P E /Z K F /V G C F c o m p o s i t e s [J ]．J o u r n a lo f A p p l i e d P o l ym e r S c i e n c e ,２００６,１０２(４):３１８１Ｇ３１８５．[１１]㊀Z h a n g C ,S h e n g J F ,Ma C A ,e ta l ．E l e c t r i c a la n d d a m p i n gb e h a v i o r so f C P E /B a T i O ３/V G C Fc o m p o s i t e s [J ]．M a t e r i a l sL e t t e r s ,２００５,５９(２８):３６４８Ｇ３６５１．[１２]㊀Y uJY ,K a n e k oH ,A s a i S ,e t a l ．E l e c t r i c a l a n d d yn a m Ｇi c m e c h a n i c a lb e h a v i o ro fB a T i O ３/V G C F /L D P E c o m Ｇp o s i t e [J ]．C o m po s i t e I n t e r f a c e s ,２００１,７(５Ｇ６):４１１Ｇ４２４．[１３]㊀M aM ,W a n g X．P r e p a r a t i o n ,m i c r o s t r u c t u r ea n d p r o pＧe r t i e s o f e p o x y Ｇb a s e d c o m p o s i t e s c o n t a i n i n g ca rb o n n a n o Ｇt u b e s a n dP MN ＧP Z T p i e z oc e r a m i c s a s r i g id p ie z o Ｇd a m pＧi n g m a t e r i a l s [J ]．M a t e r i a l s C h e m i s t r y a n d P h y s i c s ,２００９,１１６(１):１９１Ｇ１９７．[１４]㊀T i a nS ,C u i F ,W a n g X．N e wt y p e o f p i e z o Ｇd a m p i n g e p Ｇo x y Ｇm a t r i xc o m po s i t e s w i t h m u l t i Ｇw a l l e dc a r b o nn a n o Ｇt u b e s a n d l e a dz i r c o n a t et i t a n a t e [J ]．M a t e r i a l sL e t t e r s ,２００８,６２(２３):３８５９Ｇ３８６１．[１５]㊀T i a nS ,C u iF ,W a n g X．F a b r i c a t i o na n d p e r f o r m a n c e s o f e p o x y /m u l t i Ｇw a l l e d c a r b o n n a n o t u b e s /p i e z o e l e c t r i c c e Ｇr a m i c c o m p o s i t e sa sr i g i d p i e z o Ｇd a m p i n g ma t e r i a l s [J ]．J o u r n a l o fM a t e r i a l sS c i e n c e ,２００８,４３(１４):４９７９Ｇ４９８７．[１６]㊀S h a m s i R ,M a h y a r iM ,K o o s h aM．S y n t h e s i s o f C N T Ｇp o l yＧu r e t h a n e n a n o c o m p o s i t e s u s i n g e s t e r Ｇb a s e d p o l yo l sw i t hd i f Ｇf e r e n tm o l e c u l a r s t r u c t u r e :m e c h a n i c a l ,t h e r m a l ,a n de l e c Ｇt r i c a l p r o p e r t i e s [J ]．J o u r n a lo fA p p l i e dP o l ym e rS c i e n c e ,２０１７,１３４(２４)．D O I :１０．１００２/a p p．４４５６７．[１７]㊀X u W ,D i n g Y ,Y u Y ,e ta l ．H i g h l y fo l d a b l eP A N i ＠C N T s /P Ud i e l e c t r i c c o m p o s i t e s t o w a r d t h i n Ｇf i l mc a p a c i Ｇt o r a p pl i c a t i o n [J ]．M a t e r i a l sL e t t e r s ,２０１７,１９２:２５Ｇ２８．[１８]㊀L i uZ ,W a n g Y ,H u a n g G ,e t a l ．D a m p i n g ch a r a c t e r i s Ｇt i c so f c h l o r o b u t y l r u b b e r /p o l y (e t h y l a c r y l a t e )/p i e z o e Ｇl e c t r i c c e r a m i c /c a r b o nb l a c kc o m po s i t e s [J ]．J o u r n a lo f a p p l i e d p o l y m e r s c i e n c e ,２００８,１０８(６):３６７０Ｇ３６７６．[１９]㊀S h a m i rD ,S i e g m a n n A ,N a r k i s M．V i b r a t i o nd a m p i n ga n de l e c t r i c a l c o n d u c t i v i t y o f s t y r e n e Ｇb u t y l ac r yl a t er a n Ｇd o mc o p o l ym e r s f i l l e dw i t hc a r b o nb l a c k [J ]．J o u r n a l o f A p p l i e dP o l ym e r S c i e n c e ,２０１０,１１５(４):１９２２Ｇ１９２８．[２０]㊀Y a n g S ,S o n g X ,Z h a n g P ,e t a l ．A M n O OH /n i t r o g e n Ｇd o p e d g r a p h e n e h yb r i dn a n o w i r e s s a n d w ic h f i l mf o r f l e x Ｇi b l e a l l Ｇs o l id Ｇs t a te s u p e r c a pa c i t o r s [J ]．J o u r n a l o fM a t e r i Ｇa l sC h e m i s t r y A ,２０１５,３(１１):６１３６Ｇ６１４５．[２１]㊀Q uS ,W a n g X ,L u Q ,e ta l ．Ab i oc o m pa t ib l e f l u o r e s Ｇc e n t i n kb a s e do nw a t e r Ｇs o l u b l e l u m i n e s c e n t c a r b o nn a n Ｇo d o t s [J ]．A n ge w a n d t e C h e m i eI n t e r n a t i o n a l E d i t i o n ,２０１２,５１(４９):１２２１５Ｇ１２２１８．P i e z o e l e c t r i c d a m p i n g c o m p o s i t ew i t h g r a p h e n e a e r o ge l a s c o n d u c t i v e p h a s e X U E W e n c h a o １,C H E N Y u ji e １,L IH u a １,２,L I U H e z h o u １,２,Z H A N GC h u n m e i １(１．S c h o o l o fM a t e r i a l sS c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g ,S h a n g h a i J i a o t o n g U n i v e r s i t y ,S h a n gh a i ２００２４０,C h i n a ;２．C o l l a b o r a t i v e I n n o v a t i o nC e n t e r f o rA d v a n c e dS h i p a n dD e e p ＧS e aE x p l o r a t i o n ,S h a n gh a i ２００２４０,C h i n a )A b s t r a c t :D a m p i n g m a t e r i a l s h a v e e x t r e m e l y i m p o r t a n t a p pl i c a t i o n s i n t h e f i e l do f v i b r a t i o n a n dn o i s e r e d u c t i o n ．P i e z o e l e c t r i c d a m p i n g c o m p o s i t em a t e r i a l s c a n f u r t h e r i n t r o d u c e t h e e n e r g y l o s sw a y ofm e c h a n i c a l f o r c e Ｇe l e c t r i c Ｇi t y Ｇh e a t s o a s t o i m p r o v e t h e d a m p i n g pe rf o r m a n c e o f t h em a t r i x ,w h i c hh a s b e e n f a v o r e d i n b o t h a c t i v e a n d p a s Ｇs i v ev i b r a t i o ns u p p r e s s i o n ．H o w e v e r ,i no r d e r t o r e a c h t h e c o n d u c t i v e t h r e s h o l d ,a l a r ge a m o u n t of c o n d u c t i v e p h a s e n e e d s t o b e a d d e d ．I n t h i s e x p e r i m e n t ,a t h r e e Ｇd i m e n s i o n a lg r a ph e n e a e r o g e l w a s p r e p a r e d b y t e m pl a t e Ｇa s Ｇs i s t e d s e l f Ｇa s s e m b l yg r a p h e n e o x i d e ,w h i c hw a s u s e d a s t h e c o n d u c t i v e p h a s e ．T 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r i c d a m p i n g９７０６０薛文超等:以石墨烯气凝胶为导电相的压电阻尼复合材料。
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导语：
中国科学院化学研究所刘琛阳研究员课题组和澳大利亚Monash大学李丹教授课题组
利用聚合物辅助真空干燥或者常压干燥的方法制备了一种新型的弹性石墨烯气凝胶，具有优异的力学性能，与未采用聚合物辅助制备的样品相比，其压缩强度高出50-100%。
气凝胶是网络孔隙间的液体被空气代替后形成的三维网络材料。
气凝胶具有密度低、孔隙率高、比表面积大等特点，自“诞生”后便被人们广泛关注。
具有优异力学性能、高导电性和高导热性的石墨烯成为了构建三维气凝胶网络的最佳材料之一。
在过去的几年里，材料科学家们利用模板法、自组装法、3D打印等方法成功制备出石墨烯气凝胶。
最近，具有高回弹性的石墨烯气凝胶被成功研制出，并被广泛应用于轻质结构材料、增强骨架和柔性导电材料等领域。
在制备石墨烯气凝胶的过程中，研究者大多采用冷冻干燥或者超临界干燥，从而避免气液界面出现，防止产生毛细管作用力而使石墨烯网络结构坍塌。
但是，这两种干燥方法需要昂贵的设备和苛刻的条件（低温+高真空或者高压），增加了石墨烯气凝胶的制备成本，限制了大规模生产。
如何使用简单的干燥方式制备出具有优异性能的石墨烯气凝胶，是有待克服的难题。
中国科学院化学研究所刘琛阳研究员课题组和澳大利亚Monash大学李丹教授课题组利用聚合物辅助的方法制备了一种新型的弹性石墨烯气凝胶。
该方法最大的特点是不用冷冻干燥或者超临界干燥，仅仅使用真空干燥或者常压干燥。
新型石墨烯气凝胶展现出了优异的力学性能，与未采用聚合物辅助制备的样品相比，其压缩强度高出50-100%。
由于该高强石墨烯网络结构可以抵御真空或常压干燥过程中溶剂挥发产生的毛细管作用力，使用该石墨烯气凝胶为骨架，通过渗透-常压干燥-交联的方法制备了形状记忆聚合物/石墨烯复合泡沫。
得益于石墨烯气凝胶骨架的低密度、超回弹、高性能和高导电等特性，低密度的形状记忆泡沫（低至18 mg cm-3）展现了优异的热致形状记忆特性。
表现为高达80%的形变下，复合泡沫具有近乎100%的形变保持率和形变回复率，大大优于现有的形状记忆聚合物泡沫。
此外，复合泡沫还表现出优秀的电致形状记忆特性，在极低的驱动电压下（6-10伏），样品在极短时间内（~8秒）快速恢复原状，这为制造航天领域应用的超轻可展开结构打下良好基础。
这种制备简单、性能优异、易于功能化的石墨烯气凝胶对于该类材料的工业化和应用拓展具有重要意义。