石墨烯在树脂中的应用(ppt文档)
石墨烯在环氧树脂中的应用
石墨烯在环氧树脂中的应用石墨烯的简介石墨是碳单质的同素异形体，碳元素的神奇的六号元素，碳单质同素异形体从最硬到极软，从全吸收到全透光，绝缘体到半导体到导体，绝热到良导热，而石墨烯就是单原子层的石墨。
石墨烯增强树脂机理石墨烯具有很大的表比面积，加上石墨烯的分子级的分散，可与聚合物之间形成很强的界面作用，羟基等官能团和制作过程均会使石墨烯变成褶皱的状态，这些纳米级的不平整可增强石墨烯与聚合物链之间的相互作用。
官能团化石墨烯表面含有羟基，羧基等化学基团，可与极性高分子如聚甲基丙烯酸甲酯形成较强的氢键。
石墨烯在环氧树脂中的应用——导电性改性的石墨烯于环氧树脂复合，加入2%的改性石墨烯，环氧复合材料的储能模量增大113%，加入4%是，强度增大38%。
纯EP树脂的电阻为10^17欧姆.厘米，添加氧化石墨烯后电阻下降6.5个数量级。
石墨烯在环氧树脂中的应用——导热性将碳纳米管、石墨烯加到环氧树脂中，当加入20 vol% CNTs 20 vol%GNPs, 复合材料的导热系数可达7.3W/mK.石墨烯在环氧树脂中的应用——阻燃性当加入5wt%有机功能化氧化石墨烯时阻燃值提高23.7%，加入5wt%的石墨烯时阻燃性能提高43.9%。
石墨烯导热塑料的优势石墨烯导热塑料容易加工、成型耗费能源少、密度适中做出产品轻巧、可降解对环境污染小、加工可自动化高效、颜色丰富任意调整、仓库运输成本大量降低、不易碰撞变形、可绝缘不易造成安全隐患，散热均匀。
环氧树脂的种类1. 缩水甘油醚型树脂缩水2.缩水甘油脂型树脂3.缩水甘油胺型树脂4.脂环族环氧化合物5.线状脂肪族环氧化合物。
环氧树脂的用途环氧树脂一般和添加物同时使用，以获得应用价值。
添加物可按不同用途加以选择，常用添加物有以下几类：（1）固化剂；（2）改性剂；（3）填料；（4）稀释剂；（5）其它。
其中固化剂是必不可少的添加物，无论是作粘接剂、涂料、浇注料都需添加固化剂，否则环氧树脂不能固化。
石墨烯基环氧树脂复合材料制备与性能优化
石墨烯基环氧树脂复合材料制备与性能优化石墨烯是一种由碳原子构成的单层二维晶格结构，具有极高的强度、导电性和导热性以及良好的机械性能。
而环氧树脂则是一种广泛应用于复合材料制备的聚合物材料，具有良好的耐化学品性能和力学性能。
将石墨烯与环氧树脂复合可以提高材料的性能，从而满足各种工业应用的需求。
本文将讨论石墨烯基环氧树脂复合材料的制备方法和性能优化方向。
首先，石墨烯基环氧树脂复合材料的制备方法有多种途径。
其中一种常用的方法是通过机械剪切和化学改性将石墨烯导入到环氧树脂中。
这种方法可以在保持石墨烯的高导电性和导热性的同时，改善其与环氧树脂的相容性。
另一种方法是利用化学气相沉积等技术在石墨烯上形成有机功能团，然后将石墨烯与环氧树脂表面进行化学键合。
这种方法可以增加石墨烯与环氧树脂的界面结合强度，提高材料的力学性能。
石墨烯基环氧树脂复合材料的性能优化可以从多个方面进行。
首先，可以通过调整石墨烯的含量来实现性能的优化。
石墨烯的加入可以提高材料的导电性和导热性，并增加材料的强度和刚度。
然而，过高的石墨烯含量可能导致材料的断裂韧性下降。
因此，需要找到合适的石墨烯含量，以实现复合材料性能的最佳平衡。
其次，可以通过表面改性来优化石墨烯基环氧树脂复合材料的性能。
石墨烯表面的有机功能团可以改善其与环氧树脂之间的界面结合强度，并提高材料的综合性能。
例如，通过在石墨烯表面引入羟基基团，可以增加其与环氧树脂的相容性，从而提高复合材料的力学性能和热稳定性。
此外，改变环氧树脂的硬度和交联程度也可以优化石墨烯基环氧树脂复合材料的性能。
较高硬度的环氧树脂可以提高复合材料的刚度和强度，而较低硬度的环氧树脂可以增加材料的韧性。
另外，适当调节环氧树脂的交联程度可以改善材料的热稳定性和耐化学品性能。
因此，需要根据具体应用需求选择合适的环氧树脂配方。
最后，可以通过纳米复合技术来优化石墨烯基环氧树脂复合材料的性能。
纳米材料的加入可以改善材料的导电性和导热性，并增加材料的综合性能。
石墨烯在树脂中的应用
省科技厅厅长徐南平院士来公司检查指导工作
副市长王成斌来我公司检查指导工作
国家科技部领导来公司视察指导工作
自主研发
谢谢大家！
Yuqiang Guo , Chenlu Bao , Lei Song ,et al. Ind. Eng. Chem. Res., 2011, 50 (13), pp 7772–7783.
容易加工
成型耗费能源 少
密度适中，做 出产品轻巧
可降解，对环 境影响相对较 小 仓储运输成本 大量降低
优点
加工可自动化， 高效
约35万美元
经费 （日本） 9 亿日元 经费 （韩国）
锂离子电池用的纳米石墨烯复合电极的商业化生产
研究方向 碳纳米管和石墨烯的批量合成技术 研究方向
505 万欧元 494 万欧元 177.5万美元
5400万欧元
1870万美元 2.5亿美元 石墨烯技术研发及商业化应用研究 13.5 亿美元 1.24 亿美元用于石墨烯技术研发， 1.26 亿美元用于石墨烯商业化应用研究 三星（触摸面板）、韩国电子通信研究院（OLED 面 板 ）、 SANGBO （复合薄膜）、 CHANGSUNG （电磁屏蔽涂 层）和浦项制铁（防腐涂层）等 1060万欧元 450多万英镑
）
其它性能
高比表面积，理论值可达2630 m2/g ； 高透光度； 有良好的化学稳定性
不同炭材料微观形貌分析
磷片石墨 可石墨石墨 导电炭黑
石墨烯
石墨烯的主要制备方法
化学氧化还原法
化学气相沉积法（CVD)
石墨烯投资分析
经费 （美国） 2000万美元 850 万美元 170 万美元 150 万美元 140 万美元 36万美元 2200万美元 750 万美元 研究方向 复合材料的研究 石墨烯电子器件 场效应晶体管、存储器件开发 石墨烯连续制备工艺 生物传感器 石墨烯热性能 DARPA发布碳电子射频应用项目(IBM) 石墨材料基础研究和功能石墨烯材料研究和器件概念 经费 （欧盟及 成员国） 239 万欧元 389 万欧元 研究方向 石墨烯基纳米电子器件项目 悬浮石墨烯纳米结构项目 石墨烯的纳米级应用项目 超级电容的石墨烯电极项目 石墨烯物理性能和应用研究项目三个主要方向， 首先重点研究石墨烯隔膜和独特的一维性能；第二是 模拟无质量相对论粒子的石墨烯电荷载体，第三是石 墨烯晶体管的应用研究。 100 万 83万 80万 经费 （中国） 83万 研究方向 可见光响应的新型石墨烯 -TMDs 基纳米复合材料光催 化处理水体中难降解有机污染物的机理研究 新型碳基复合材料 钛酸锂/ 石墨烯负极材料的可控合成及其电化学性能研 究 高效石墨烯/ 半导体纳米结构异质结光伏电池的研究
石墨烯在涂料用聚酯树脂及粉末中的应用
石墨烯在涂料用聚酯树脂及粉末中的应用摘要研究了石墨烯在涂料用聚酯树脂及粉末中的应用。
发现石墨烯的加入可以显著地增强粉末涂料的活性，微量石墨烯的加入可以增强杯突性能但是大量石墨烯的加入却呈现出相反的趋势。
高温烘烤实验显示石墨烯的加入会诱导样板表面出现不平整的现象，该现象将不利于石墨烯在涂料用聚酯树脂及粉末领域的扩展，下步工作将分析其原因并思考如何抑制该现象的发生，并拓展石墨烯在涂料用聚酯树脂和粉末领域的应用。
0引言粉末涂料由于其自身无污染，省能源、低VOC排放的优势，在全球范围内获得了快速发展。
石墨烯（Graphene）是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体，其具有高的韧性和断裂强度、导电性、自由基淬灭性等优势。
当石墨烯添加入其他材料形成复合材料时，石墨烯的层状结构可以提高复合材料的耐腐蚀性和气密性。
结合石墨烯的本身特点，因此可以得到石墨烯的加入可以显著地提高复合材料的韧性，断裂强度、导电性和导热性、耐候性、气密性和腐蚀性等。
本论文中尝试将石墨烯添加入聚酯树脂以制备成含石墨烯的粉末涂料以及在配料过程中加入石墨烯来制备含石墨烯的粉末涂料，并观察了其对性能的影响，为下一步石墨烯工业用于涂料用聚酯树脂和粉末中做前期的摸索工作。
1实验部分1.1 主要原料新戊二醇（NPG）、2-甲基-1,3丙二醇（MPDI）、三羟甲基丙烷（TMP）、乙基丁基丙二醇（BEPD）、1,4环己烷二甲醇（CHMD）、乙二醇（EG）、对苯二甲酸（PTA）、间苯二甲酸（IPA）、己二酸（ADA）、1,4环己烷二甲酸（CHDA）、偏苯三酸酐（TMA）、富马酸（FCC）、甲丁基氧化锡（FC4100）、钛白粉、硫酸钡、流平剂、安息香等均为工业品。
增强石墨SE1430和防腐型石墨烯SE1132，常州第六元素材料科技股份有限公司提供，其主要技术参数见表1。
1.2 主要实验设备5L玻璃反应釜一套，φ30双螺杆挤出机等小型制备设备，静电喷涂设备，冲击实验仪，光泽仪、膜厚仪、烘箱和杯突仪等二次性能检测设备。
《胺基化石墨烯制备及其在水性环氧防腐涂料中的应用》范文
《胺基化石墨烯制备及其在水性环氧防腐涂料中的应用》篇一一、引言随着环境保护意识的日益增强，水性涂料因其低污染、低毒性、环保等优点逐渐成为涂料领域的研究热点。
其中，水性环氧防腐涂料以其优异的防腐性能和良好的装饰效果在工业防腐领域得到了广泛应用。
然而，传统的水性环氧防腐涂料仍存在耐磨性、耐候性及防腐性能的不足。
为了进一步提高其性能，研究人员将目光投向了新型的纳米材料，如胺基化石墨烯。
本文旨在研究胺基化石墨烯的制备及其在水性环氧防腐涂料中的应用，为水性环氧防腐涂料的性能提升提供新的思路。
二、胺基化石墨烯的制备1. 材料与方法胺基化石墨烯的制备主要采用化学气相沉积法（CVD）和化学还原法相结合的方法。
首先，通过CVD法在铜箔上制备出高质量的石墨烯薄膜；然后，通过氧化和胺基化反应将胺基（如-NH2）引入石墨烯表面；最后，经过高温热处理或化学还原法去除铜箔并还原石墨烯。
2. 制备过程及原理制备过程中，首先将石墨粉进行氧化处理，使其表面含有丰富的含氧官能团。
然后，在高温条件下，利用CVD法在铜箔上生长出石墨烯薄膜。
接着，通过化学反应将胺基引入石墨烯表面，形成胺基化石墨烯。
最后，经过高温热处理或化学还原法去除铜箔并还原石墨烯，得到纯净的胺基化石墨烯。
三、胺基化石墨烯在水性环氧防腐涂料中的应用1. 胺基化石墨烯的分散与改性将制备好的胺基化石墨烯加入到水性环氧树脂中，通过高速搅拌和超声波分散技术使其均匀分散在涂料中。
为了提高其与环氧树脂的相容性，还可采用偶联剂进行表面改性。
2. 涂料的制备与性能测试将经过分散和改性的胺基化石墨烯与水性环氧树脂混合均匀，再加入其他助剂如分散剂、成膜助剂等，搅拌均匀后即可得到胺基化石墨烯水性环氧防腐涂料。
通过实验测试其性能，包括干燥时间、附着力、硬度、耐磨性、耐候性及防腐性能等。
四、实验结果与分析通过实验发现，添加了胺基化石墨烯的水性环氧防腐涂料在各方面性能上均有显著提升。
其干燥时间缩短，附着力增强，硬度、耐磨性和耐候性均有所提高。
石墨烯科普PPT课件
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石墨烯材料制备
3、热膨胀法 用酸进行插层反应得到膨胀率较低的石墨鳞片， 鳞片的平均厚度约为30μm，横向尺寸在400μm左 右，这种石墨鳞片就是可膨胀石墨。将这种可膨 胀石墨放入微波或高温炉中加热，就可以的到厚 度为几纳米到几十个纳米的纳米石墨片。
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石墨烯材料制备
Outline
➢石墨烯材料的简介 ➢石墨烯材料的制备 ➢石墨烯材料的性质 ➢石墨烯材料的应用 ➢石墨烯材料的展望
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石墨烯材料的性质
1、力学性质——比钻石还要硬
数据转换分析：在石墨烯样品微粒开始碎裂前，它们每 100纳米距离上可承受的最大压力居然达到了大约2.9微牛。
据科学家们测算，这一结果相当于要施加55牛顿的压 力才能使1米长的石墨烯断裂。如果物理学家们能制取出 厚度相当于普通食品塑料包装袋的（厚度约100纳米）石 墨烯，那么需要施加差不多两万牛的压力才能将其扯断。 换句话说，如果用石墨烯制成包装袋，那么它将能承受大 约两吨重的物品。
施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形，从而使 碳原子不必重新排列来适应外力，也就保持了结构 稳定。这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导 电性。
石墨烯最大的特性是其中电子的运动速度达 到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中 的运动速度。这使得石墨烯中的电子，或更准确地， 应称为“载荷子”(electric charge carrier)， 的性质和相对论性的中微子非常相似。
石墨烯的应用
微电子领域 微电子领域也具有巨大的应用潜力。研究人员甚至将石
石墨烯材料在各个领域应用的进展
石墨烯材料在各个领域应用的进展1复合材料石墨烯由于具有极高的力学性能和电学性能，在作为聚合物基体的加强功能化添加剂方面被认为据有广泛的讨论前景。
2023年美国西北大学的Stankovich和RuofjF等人在Nature上报道了薄层石墨烯．聚苯乙烯纳米复合材料。
该讨论小组首先使用苯基异氰酸酯对完全氧化的石墨烯进行化学亲油改性，使之剥离和分散在有机溶剂中。
剥离的石墨烯均匀分散在聚苯乙烯溶液中，加入少量还原剂即可恢复石墨片层的导电性。
在还原过程中，聚苯乙烯的存在有效地阻拦了石墨纳米片层的聚集，这是该方法成功的关键。
该复合材料具有较低的渗阀值，在0.1％的体积分数下即可以导电，1％体积分数下导电率可达0.1Sm—1，可广泛应用于电子材料。
氧化态石墨烯只有在还原情况下才能发挥其优异的电学和力学行能，为了解决氧化石墨烯原位还原制备复合材料过程团聚现象的发生，加添石墨烯在各种聚合物单体中的浸润性，Stankovich利用苯乙烯磺酸钠包覆氧化态石墨烯，降低了石墨烯之间的接触面积，从而阻拦其在还原过程中不可逆自聚。
Haddon所领导的小组制备了石墨烯．环氧树脂纳米材料。
首先制备石墨烯的丙酮分散液，与环氧树脂均匀混合固化后得到复合材料。
热导率测试表明厚度小于2nm的石墨烯片特别适合作为环氧树脂的填料，在添加量达到25％时，热导率可以提升3000％，达6.44WmoKl。
复合材料杰出的热导性能重要由石墨烯的二维单原子层结构，高的纵横比，硬度和低的热界面阻力。
但该方法使用了溶剂，使得在所得复合材料中有显现微纳孔洞的可能。
石墨烯的添加不仅有利于聚合物基体电性能，热传导性能的改善，对于提高玻璃化变化温度，复合材料力学性能也具有重点意义。
Ruoff和Aksay等人在聚丙烯腈及聚甲基丙烯酸甲酯中加入仅1％及0.05％的石墨烯纳米片后，发觉他们的玻璃化变化温度提升30℃，此外包括杨氏模量，拉伸强度，热稳定性等一系列力学及热学性质得到提高。
石墨烯在防腐涂料中的研究进展及应用
石墨烯在防腐涂料中的研究进展及应用摘要：防腐涂料是指由底漆、中漆和面漆组成的具有防腐蚀功能的涂料，依据涂料应用领域的不同，可以分为常规防腐涂料和重防腐涂料。
一般常见的防腐涂料有环氧树脂涂料、醇酸树脂涂料、聚氨酯涂料、丙烯酸树脂涂料、富锌涂料等。
鉴于此，本文主要分析石墨烯在防腐涂料中的研究进展及应用。
关键词：石墨烯；防腐涂料；应用1、石墨烯简介1.1、石墨烯的结构石墨烯是碳原子sp2杂化形成的蜂窝状平面薄膜，是一种仅有单层原子厚度的二维材料，也被称为单原子层石墨。
石墨烯是世界上已知的最坚硬且最薄的纳米材料，虽然只有1个碳原子厚度，但在外应力作用下抵抗变形能力大小的模量可达1012Pa。
1.2、石墨烯的制备方法（1）机械剥离法是最早被发现并用于生产石墨烯的方法，该方法对于实验设备要求极低，操作简便，效果明显，并且获得的石墨烯样品的质量很好。
因此，实验室生产以及石墨烯用量偏小的公司，大多使用该方法来制备石墨烯。
主要是将机械力作用在石墨表面，使其受力剥离，由原来的多层变为一层或数层。
（2）氧化还原法是当前制备石墨烯最为流行的方法之一，也是实验室批量生产石墨烯所采用的方法。
该方法以石墨或膨胀石墨为原材料，首先将石墨或膨胀石墨加入到浓硫酸中，加入强氧化剂得到蓬松的氧化石墨烯，再加入强还原剂，得到石墨烯。
该法制备周期短，成本较低，设备简单，而且可以得到氧化石墨烯；但制备过程中应用强酸、强氧化物等物质，较为危险，而且得到的石墨烯有较多缺陷，如电学和力学性能不够优异。
（3）外延生长法碳化硅外延生长法：将碳化硅置于高温高压环境中，使硅原子蒸发，将碳原子留在载体上。
该方法可以制备单层大面积石墨烯，其质量十分优异。
但由于制备条件严苛、成本昂贵、转移困难，导致应用受限。
金属催化外延生长法：在超高真空的条件下，将碳氢化合物加到具有催化活性的过渡金属基底表面，并通过加热使吸附在金属表面的气体催化脱氢得到石墨烯薄膜。
对于碳原子来说要有较低的溶解度，这样才能通过化学腐蚀的方法使石墨烯与基底实现分离，不然不利于石墨烯的后续加工。
《阻燃环氧树脂及石墨烯增强阻燃环氧树脂性能研究》
《阻燃环氧树脂及石墨烯增强阻燃环氧树脂性能研究》一、引言随着现代工业的快速发展，阻燃材料在电子、航空、交通等领域的运用越来越广泛。
环氧树脂作为一种重要的热固性塑料，其优良的电气性能、机械性能和良好的加工性能，使得它在诸多领域有着广泛的应用。
然而，环氧树脂的易燃性限制了其应用范围。
因此，阻燃环氧树脂的研究成为了当前的重要课题。
近年来，石墨烯因其出色的物理和化学性能，被广泛应用于聚合物复合材料的增强和阻燃。
本文将重点研究阻燃环氧树脂及石墨烯增强阻燃环氧树脂的性能。
二、阻燃环氧树脂的研究1. 阻燃环氧树脂的制备阻燃环氧树脂的制备主要是在环氧树脂中添加阻燃剂。
常用的阻燃剂包括无机阻燃剂和有机阻燃剂。
无机阻燃剂如氢氧化物、磷酸盐等，通过吸收热量、释放不燃气体或形成隔热层来达到阻燃效果。
有机阻燃剂如溴系、磷系等，通过捕捉自由基、形成炭层等机制来达到阻燃效果。
2. 阻燃环氧树脂的性能研究阻燃环氧树脂的阻燃性能主要通过垂直燃烧测试、限氧指数测试等方法进行评价。
研究表明，添加适量的阻燃剂可以显著提高环氧树脂的阻燃性能，降低其燃烧速度，提高其自熄性能。
同时，阻燃环氧树脂的机械性能、电气性能等也得到了较好的保持。
三、石墨烯增强阻燃环氧树脂的研究1. 石墨烯增强阻燃环氧树脂的制备石墨烯是一种由单层碳原子构成的二维材料，具有出色的物理和化学性能。
将石墨烯添加到阻燃环氧树脂中，可以进一步提高其性能。
石墨烯的添加主要通过物理共混或原位聚合的方式实现。
2. 石墨烯对阻燃环氧树脂性能的影响石墨烯的加入可以显著提高阻燃环氧树脂的机械性能、电气性能和热稳定性。
石墨烯片层间的强相互作用和良好的导热性，使得复合材料的力学性能得到提高。
同时，石墨烯的加入还可以进一步提高复合材料的阻燃性能，通过形成炭层、提高炭层的致密性和均匀性等机制来达到更好的阻燃效果。
四、结论本文研究了阻燃环氧树脂及石墨烯增强阻燃环氧树脂的性能。
通过添加阻燃剂和石墨烯，可以显著提高环氧树脂的阻燃性能和机械性能。
石墨烯的结构与应用 ppt课件
• 石墨烯的定义 • 石墨烯的结构 • 石墨烯的发现 • 石墨烯的性能 • 石墨烯的应用
5
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石墨烯材料的定义
石墨烯（Graphene）是 碳原子紧密堆积成单层 二维蜂窝状晶格结构的 一种碳质新材料，厚度 只有0.335纳米,仅为头发 的20万分之一，是构建 其它维数碳质材料（如 零维富勒烯、一维纳米 碳管、三维石墨）的基 本单元，具有极好的结 晶性、力学性能和电学 质量。
• 石墨烯的力学性能 墨烯是目前已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧
性，且可以弯曲。
13
• 柔性显示屏
石墨烯的应用
14
• 防锈
石墨烯不溶于水并且具有高导电性，与钢组合可以防止接触水并减缓氧化铁的 电化学反应。
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纳米材料之石墨烯?石墨烯的定义?石墨烯的结构?石墨烯的发现?石墨烯的性能?石墨烯的应用石墨烯材料的定义石墨烯graphene是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料厚度只有0335纳米仅为头发的20万分之一是构建其它维数碳质材料如零维富勒烯一维纳米碳管三维石墨的基本单元具有极好的结晶性力学性能和电学质量
石墨烯的结构与应用
纳米材料之石墨烯
2
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精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
7Leabharlann 石墨烯的结构石墨烯（Graphene） 是一种由碳原子以 sp2杂化方式形成的 蜂窝状平面薄膜，是 一种只有一个原子层 厚度的准二维材料， 所以又叫做单原子层
3D打印石墨烯树脂基复合材料的应用
3D打印石墨烯树脂基复合材料的应用（一）电子领域石墨烯比表面积大，载流子迁移率高，使得其在电子领域具有很大的应用潜力。
石墨烯与合适的聚合物基体复合后，可以用于制备柔性电子器件，而3D打印的应用可以方便快速地成型复杂精巧的电子器件，并且可以快速集成电子元件。
目前电子领域中石墨烯研究的一大热点是将石墨烯用于场效应晶体管（FET），石墨烯较高的载流子迁移率使其制作的晶体管具有较快的响应速度，可以大大提高晶体管的截止频率。
此外，由于石墨烯厚度很小，可以减小晶体管的特征尺寸，进一步延续摩尔定律，是未来集成电路领域的重要研究方向。
用于制备石墨烯场效应晶体管的3D打印方法主要是喷墨打印，如Xiang等通过喷墨打印成型方式，将石墨烯沉积在Kapton柔性基板上，以离子液体/共聚物凝胶作为闸极介电层，制备了场效应晶体管。
发光二极管是在通信、显示、照明等领域发挥着重要作用的光电器件，石墨烯良好的透明、导电特性可以用于发光二极管的电极材料，具体地，可将石墨烯制备成水凝胶状态喷墨打印成型。
此外，采用喷墨打印及熔融沉积成型等3D打印方式制备的电子线路可以用于连接各种电子器件。
（二）能源领域石墨烯超大的比表面积和良好的导电性使其在能源领域的应用受到了重视，这其中包括用于能量储存的超级电容器和锂离子电池，以及用于能量转化的燃料电池和太阳能电池。
超级电容器电极材料要求具有高的比表面积、适当的孔径分布和良好的导电性，因此石墨烯被认为是超级电容器理想的电极材料，关于将石墨烯与导电聚合物复合制备超级电容器电极的研究有很多报道。
超级电容器石墨烯电极材料的打印一般也采用喷墨打印成型，如Chi等采用原位聚合方法制备了水热还原氧化石墨烯、聚苯胺（PANI）复合材料，并将其分散在溶剂中成墨用于喷墨打印制备了超级电容器电极。
石墨烯复合材料用于锂离子电池主要用作负极材料，石墨烯的引入，可以有效缓解电池负极材料在锂脱嵌过程中严重的体积膨胀，延长电极的使用寿命，石墨烯导电网络也提供了电荷快速传导的通道。
一种石墨烯在环氧树脂复合材料中的应用
一种石墨烯在环氧树脂复合材料中的应用
（19）中华人民共和国国家知识产权局
（12）发明专利申请
（10）申请公布号
CN107955134A
（43）申请公布日2018.04.24（21）申请号CN201711253684.6
（22）申请日2017.12.02
（71）申请人常州宝利美石墨烯有限公司
地址213100 江苏省常州市西太湖科技产业园兰香路8号
（72）发明人薛志强
（74）专利代理机构
代理人
（51）Int.CI
权利要求说明书说明书幅图
（54）发明名称
一种石墨烯在环氧树脂复合材料中的应用
（57）摘要
本发明涉及一种石墨烯在环氧树脂复合材
料中的应用，通过制备的季戊四醇四巯基丙酸酯
环氧树脂预聚物(PPTM)固化剂进行固化，调整石
墨烯用量、固化剂用量、固化剂种类等进行优化
组合，制备包含石墨烯的环氧树脂复合高分子材
料，该高分子材料具有固化速度快，石墨烯在基
材中分散较为均匀，石墨烯和环氧树脂相容性
好，所得材料力学性能好，成本低廉，制备方法
简单，对环境污染小等特点。
树脂石墨烯复合材料
石墨烯反响1、加氢反响2、与重氮化合物反响，之后与三氮唑化合物〔苯并三氮唑〕环加成反响3、与碳烯反响4、与芳炔化合物反响〔生成芳基三氟甲磺酸三甲硅酯〕5、与四氰乙烯反响6、与偶氮二甲亚胺反响7、与氟化的苯基氮化合物反响经复原的氧化石墨烯反响1、与苯基重氮衍生物反响，之后与三氮唑化合物进一步反响2、与氨基化合物反响〔苯乙胺〕3、纳米颗粒负载4、一5、与苯基重氮衍生物反响，之后与2-溴丙酸乙酯反响，再与苯乙炔反响1、催化石墨化，考虑其他催化剂的可能性2、催化石墨化后直接添加到树脂中，考察合成材料的性能3、催化石墨化后除去无定型碳添加到树脂中，考察合成材料的性能4、催化石墨化后酸处理后制成石墨烯，再添加到树脂中5、热固性树脂的种类6、热塑性树脂的种类尿醛树脂与石墨烯、氧化石墨、石墨复合以氯化铵为固化剂，常温固化时间大概4-5小时。
脲醛树脂尿素与甲醛反响得到的聚合物。
又称脲甲醛树脂。
英文缩写UF。
加工成型时发生交联，制品为不溶不熔的热固性树脂。
固化后的脲醛树脂颜色比酚醛树脂浅，呈半透明状，耐弱酸、弱碱，绝缘性能好，耐磨性极佳，价格廉价，但遇强酸、强碱易分解，耐候性较差。
根本介绍脲醛树脂一般为水溶性树脂，较易固化，固化后的树脂无毒、无色、耐光性好，长期使用不变色，热成型时也不变色，可参加各种着色剂以制备各种色泽鲜艳的制品。
脲醛树脂坚硬，耐刮伤，耐弱酸弱碱及油脂等介质，价格廉价，具有一定的韧性，但它易于吸水，因而耐水性和电性能较差，耐热性也不高。
用途：可用于耐水性和介电性能要求不高的制品，如插线板、开关、机器手柄、仪表外壳、旋纽、日用品、装饰品、麻将牌、便桶盖，也可用于局部餐具的制造。
包装：大口塑料桶或铁桶，净重20kg。
储运：存于阴凉通风处，储存时间自生产日期起一个月，超过储存期，经检验合格后仍可使用。
它能在酸性介质中固化，常用的固化剂有氯化铵、草酸、邻苯二甲酸、硫脲等。
产物需在中性条件下才能贮存。
线性脲醛树脂以氯化铵为固化剂时可在室温固化。
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石墨烯在树脂中的应用——阻燃性
peak heat release rate
maxium heat release rate temperature
total heat released
当加入5wt%有机功能化氧化石墨烯 (FGO) 时阻燃性能提高了23.7%， 加入 5 wt %的石墨烯时阻燃性能提高了 43.9% 。
刚石（1000～2200 W/m·K
其它性能
高比表面积，理论值可达2630 m2/g ； 高透光度； 有良好的化学稳定性
不同炭材料微观形貌分析
磷片石墨
可石墨石墨
导电炭黑
石墨烯
石墨烯的主要制备方法
化学氧化还原法
化学气相沉积法（CVD)
石墨烯投资分析
经费 （美国） 研究方向
2000万美元 850 万美元 170 万美元
5400万欧元
13.5 亿美元
研究方向
石墨烯基纳米电子器件项目
悬浮石墨烯纳米结构项目 石墨烯的纳米级应用项目
超级电容的石墨烯电极项目
石墨烯物理性能和应用研究项目三个主要方向， 首先重点研究石墨烯隔膜和独特的一维性能；第二是 模拟无质量相对论粒子的石墨烯电荷载体，第三是石 墨烯晶体管的应用研究。 旗舰项目将协调来自欧洲17个国家学术界和产业界的 126 个研究组， 石墨烯柔性透明导电薄膜的研究(诺基亚)
羟基等官能团和制备石墨烯过程中形成的均会使石 墨烯变为褶皱的形态，这些纳米级别的表面不平整 性可增强石墨烯与聚合物链之间的相互作用。
官能团化石墨烯表面含有羟基、羧基等化学基团，可与 极性高分子如聚甲基丙烯酸甲酯形成较强的氢键。
石墨烯与树脂复合后的e/EP
纯EP试件的断面 比较平滑整齐，裂纹 呈直线型且均匀有序 ，属于典型的脆性断 裂
随着Graphene含量的
0.02% Graphene/EP
0.1% Graphene/EP
增加，断面趋于粗糙，变得
凹凸不平；裂纹方向趋于无
序，形貌趋于细碎。存在能
够阻止基体裂纹的宏观扩展
，防止裂纹过快增长，同时
使裂纹呈杂乱分布，消耗断
裂能量，从而提高了
Graphene/EP复合材料的强
度和韧性。
但是
石墨烯在树脂中的应用——导热性
Xingyi Huang将碳纳米管（CNTs)、石墨烯 (GNPs)加入到环氧树脂中，当加入20 vol% CNTs 和 20 vol% GNPs，复合材料的导热系数达到7.30 W/mK 。
Xingyi Huang, Chunyi Zhi, Pingkai Jiang, et alJ. Phys. Chem. C, 2012, 116 (44), 23812-23820.
石墨烯
石墨烯 Graphene
高机械 强度
石墨烯厚度仅变0.335nm，杨氏模 量高达1TPa ，断裂强度高达 130GPa
高导电 性
石墨烯电阻率仅10-6 Ω·cm，常温下 其电子迁移率超过15000cm2/V·s
） 导按热作性用和
功能分类
单层石墨烯的导热系数高达5300 W/m·K, 高于碳纳米管（3000～3500 W/m·K）和金
石墨烯在树脂中的应用——力学性能 不饱和聚酯树脂为例
石墨烯在树脂中的应用——导电性
改性的氧化石墨烯与环氧树脂复合，加入2%的改性石墨 烯，环氧复合材料的储能模量增大113% ， 4%的加入量时， 强度增大38%。纯EP树脂电阻为1017cm，添加氧化石墨烯 后电阻下降6.5个数量级。
Chenlu Bao,Yuqiang Guo,Lei Song, et al. J. Mater. Chem., 2011,21, 1329013298.
当Graphene的含量高于临界值时，Graphene容易形成团聚，成为应
力集中点，反而降低Graphene/EP复合材料的强度和韧性。
分散差
分散好
SEM可见，如果石墨烯分散不好则会形成硬团聚体 ，使石墨烯会成为材料的缺陷,降低了环氧树脂的强度 ,而石墨烯的分散较好其形成的软团聚体及单分散的石 墨烯则成为环氧树脂的增强体;另外一个原因是石墨烯 与树脂基体的的界面结合力更强。
1060万欧元 450多万英镑
2010年DFG启动——石墨烯31研究项目
8
用于设备和工程研究，石墨烯的这些性质可用于 多功能涂层、纤维复合材料和三维网络等
石墨烯技术专利分析报告
XG公司
•生产石墨烯 40吨/年
9
石墨烯在树脂中的应用——力学性能 环氧树脂为例
石墨烯增强树脂机理
石墨烯具有很大的比表面积，加上石墨烯的分子级的分 散，可与聚合物之间形成较强的界面作用，显著改善了 界面载荷传递，从而达到较好的增强效果。
常州第六元素材料科技股份有限公司
1
目录
石墨烯介绍 石墨烯在树脂中的应用 常州第六元素材料科技股份有限公司介绍
石墨烯是单原子层的石墨
石墨是碳单质的同素异形体 之一
碳元素是神奇的六号元素， 其单质的众多同素异形体， 从最硬到极软、全吸光到全 透光、绝缘体到半导体到导 体、绝热到良导热、高临界 温度的超导体等。
经费 （中国） 研究方向
83万 100 万
可见光响应的新型石墨烯-TMDs 基纳米复合材料光催 化处理水体中难降解有机污染物的机理研究
新型碳基复合材料
83万 80万
钛酸锂/ 石墨烯负极材料的可控合成及其电化学性能研 究
高效石墨烯/ 半导体纳米结构异质结光伏电池的研究
经费 （欧盟及 成员国） 239 万欧元 389 万欧元 505 万欧元 494 万欧元 177.5万美元
150 万美元 140 万美元 36万美元 2200万美元
复合材料的研究 石墨烯电子器件 场效应晶体管、存储器件开发 石墨烯连续制备工艺 生物传感器 石墨烯热性能 DARPA发布碳电子射频应用项目(IBM)
750 万美元
石墨材料基础研究和功能石墨烯材料研究和器件概念
约35万美元 经费 （日本）
锂离子电池用的纳米石墨烯复合电极的商业化生产 研究方向
9 亿日元
碳纳米管和石墨烯的批量合成技术
经费 （韩国） 研究方向
1870万美元
石墨烯技术研发及商业化应用研究
2.5亿美元 4230万美元
1.24 亿美元用于石墨烯技术研发， 1.26 亿美元用于石墨烯商业化应用研究
三星（触摸面板）、韩国电子通信研究院（OLED 面 板 ）、SANGBO（复合薄膜）、CHANGSUNG（电磁屏蔽涂 层）和浦项制铁（防腐涂层）等