石墨烯聚合物基复合材料的发展前途如何?

近年来，人们创造性地将石墨烯与纳米粒子复合起来，形成了一个新的研究领域。可与石墨烯形成复合物的纳米粒子有很多，如负载金属纳米粒子(Pt，Au，Pd，Ag等)、氧化物纳米粒子(Cu2O，TiO2，SnO2等)以及硫化物纳米粒子（CdS）等。这些不同负载粒子的石墨烯复合材料也呈现出了许多不同的性质。

Kim等成功的把粒径在2~5nm之间的纳米银粒子分散在石墨烯/聚吡咯中，制备出了银-石墨烯╱聚吡咯纳米粒子复合材料，表现出更好的电催化活性和比电容。

Chen等采用溶剂热法合成石墨烯╱V2O5复合材料，粒径在20~40nm之间，V2O5纳米颗粒被包裹在二维石墨烯中，制备出的石墨烯╱V2O5复合材料与V2O5纳米颗粒相比，表现出更强电化学性能。此外，石墨烯╱SnO2复合材料、石墨烯╱TiO2复合材料、石墨烯╱Co3O4复合材料、石墨烯╱MoO2复合材料、石墨烯╱Mn3O4复合材料等石墨烯/金属氧化物复合材料相继涌现，与原金属氧化物纳米粒子相比，都具有更好的电学性能。＊陶丽华等采用原位合成法制备了石墨烯╱CdS量子点复合材料，结果显示，CdS量子点提高了石墨烯结构的稳定和层间传导性，从而相比于石墨烯表现出更优异的电化学性能。同时石墨烯╱CdS量子点复合材料不仅与电解液有良好的兼容性，而且还显着地提高了电池的可逆容量。石墨烯同样可以作为添加材料或载体与聚合物进行复合。石墨烯由于其独特的结构和性能，在改善聚合物的热性能、力学性能和电性能等方面具有相当大的应用价值。

Brinson等对功能化石墨烯/聚合物纳米复合材料做了系统的研究，他们发现：在聚丙烯腈中加入质量分数为1%的功能化石墨烯片，玻璃化转变温度既可提高约40℃；在聚甲基丙烯酸酯中加入质量分数为0.05%的功能化石墨烯片，玻璃化转变温度即可提高近30℃。这样一来大大提高了这二种聚合物的模量、强度及热稳定性，远远强于单层碳纳米管聚合物复合材料，大大改善了聚合物的热性能。添加适量的石墨烯也可以使基体聚合物的力学性能得到显着地提高，克服了一般无机填料使用量大，且不能兼顾刚性、耐热性、尺寸稳定性与韧性同时提高的缺点。

Zhao等通过溶液混合法制备出石墨烯/聚乙烯醇（PVA）复合材料，其石墨烯含量为1.8vol%，并研究其力学性能，结果发现：复合材料的抗拉强度提高了150%，杨氏模量提高了10倍左右。

Vadukumpully等制备出石墨烯/聚氯乙烯（PVC）复合材料，结果表明：在石墨烯含量为2wt%时，复合材料的抗拉强度提高了130%，杨氏模量提高了58%，同时也改变了聚合物的玻璃化转变温度。＊Zhang等采用熔融共混法制备出石墨烯/聚对苯二甲酸复合材料，石墨烯的存在大幅度提高了复合材料的电导率，当石墨烯含量为3.0vol%时复合材料电导率可达到2.11S╱m。＊Huang等采用原位聚合法制备了石墨烯/聚烯烃纳米复合材料，结果表明：石墨烯含量为1.2vol%时复合材料电导率为3.92S╱m，而石墨烯含量为10.2vol%时，电导率为163.1S╱m。是的，石墨烯是我看过最好用的材料，几乎涵盖你所有看得到的产品都可以用得上。但你可得先搞清楚一件事，是因为石墨烯有多种不同优异的特性，是要回头以你想要改善功能的机理去思考，千万不要以为加入石墨烯就可以万能。石墨烯必须配合要求功能及基材特质去「客制化」的。所以这样才好玩呢。