曾 尤， 王 函， 成会明

(中国科学院金属研究所 沈阳材料科学国家(联合)实验室，辽宁 沈阳110016)

石墨烯/聚合物复合材料的研究进展及其应用前景

曾 尤， 王 函， 成会明

(中国科学院金属研究所 沈阳材料科学国家(联合)实验室，辽宁 沈阳110016)

随着石墨烯低成本宏量制备技术的突破，石墨烯的工业化应用进程已引起人们广泛关注。本文介绍了石墨烯在聚合物基复合材料领域的研究进展，侧重阐述石墨烯/聚合物复合材料在力学增强、导电/导热网络构建、防腐阻燃等方面的代表性研究成果，同时对商业化石墨烯产品及其复合材料应用进行了简单评述，探讨了石墨烯/聚合物复合材料领域目前存在的主要问题及未来发展趋势。

石墨烯； 聚合物； 纳米复合材料； 应用前景

1 前言

理论上，石墨烯是由单层碳原子通过sp2杂化紧密堆砌而成的二维蜂窝状晶格结构的材料[1, 2]，具有优异的力学性能(模量约1 100 GPa、断裂强度约130 GPa)、极高的导热性(其面内热导率高达5 000 W·m-1·K-1)、高的电子迁移率(达2×105cm2·V-1·S-1)以及优异的阻隔性能等[3, 4]，使得其在微纳器件、复合材料、传感器、储能及催化材料等领域具有极其广阔的应用前景[5-8]。实际上，石墨烯一般指10层以下的各种石墨烯结构，包含但不限于单层石墨烯、双层石墨烯、多层石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯薄膜、三维石墨烯结构等。目前，石墨烯可通过微机械剥离、化学气相沉积(CVD)、氧化还原、外延生长、插层膨胀剥离、液相剥离等方法获得，在片层厚度、结构完整性、微观形态、官能团、透光性、产率及制造成本等方面具有显著差异，可分别适用于各种不同的应用领域(图1)[9]。……