郝丽娜

（齐齐哈尔工程学院，黑龙江齐齐哈尔 161005）

就目前的石墨烯复合材料制备而言，纳米复合材料的制备是一种主要的发展趋势。在当今各个领域之中，纳米石墨烯复合材料都发挥出了十分明显的优势，且呈现出良好的发展前景。因此，纳米石墨烯复合材料的制备及其应用也受到了越来越多人的重视。

1 纳米石墨烯复合材料的制备

1.1 熔融共混法制备纳米石墨烯复合材料

通过熔融共混法进行纳米石墨烯复合材料的制备，其实就是借助于高温作用以及高剪切作用，将石墨烯或者是氧化石墨烯在聚合物基体中分散。在应用该方法进行纳米石墨烯复合材料的制备过程中，并不需要应用到任何的溶剂，所以在极性聚合物以及非极性聚合物之中都十分适用。研究发现，在PET（石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯）基体之中会以单片层或者是少片层形式均匀分布，其中存在的卷曲、皱褶则可以在基体之中呈现出网格形式，进而实现复合材料导电性的显著提升。如果石墨烯在PET 基体之中的含量达到了3vol%，其复合材料最大的导电率可以达到2.11S/m，这与当今电磁屏蔽这一领域之中对于石墨烯复合材料的需求十分相符[1]。

通过这种制备方法，有专家学者对隔离型石墨烯-多壁纳米管/超高分子量聚乙烯这种导电性极强的复合材料进行制备，这种材质的导电性能极高，可以达到1×10-2S/m，1.0wt%，且导电逾渗更低，仅达到0.039vot%。

1.2 溶液混合法制备纳米石墨烯复合材料

通过溶液混合法进行纳米石墨烯复合材料的制备，其实就是让聚合物分子在溶剂的作用之下插入GO 片层，再借助还原方式来进行纳米石墨烯复合材料的制备。在具体的制备过程中，一种常用的方法就是经超声技术将GO 分散在水里或者是有机溶剂之中，然后将聚合物加入其中，借助于絮凝法或者是挥发法将溶剂去除。因为GO 的表面有含氧官能团存在，所以GO 可以更好地分散在有机溶剂之中，和聚合物的界面产生更好的相互作用。

在相关的研究过程中，有专家通将N-二甲基酰胺作为溶剂，制备FGONs（功能性的氧化石墨烯纳米片层）/CE（氰酸酯）复合材料，并将FGONs 插入CE 基体之中来实现界面之间的有效结合，这就使得该纳米复合材料具备了十分优异的耐摩擦能力和很强的力学性能。

同时，也有学者将FGONs 以及PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）加入到了THF（四氢呋喃）溶液之中，经过超声分散以及真空干燥之后，得到了FGONs/PMMA 纳米复合材料。

另外，也有学者将THF 以及三氯甲烷作为溶剂，进行了石墨烯/环氧树脂纳米复合材料的制备。通过研究可以发现，相比较THF 而言，三氯甲烷对于环氧树脂之中的石墨烯分散有着更好的促进作用，所以通过这种方式制备出的石墨烯纳米复合材料渗漏阈值也就会更低。

在对该种制备方式的研究过程中，还有学者利用该方法进行了FGONs/硅树脂纳米复合材料的制备，经研究发现，在FGONs 的含量达到0.5wt%的情况下，这种纳米复合材料的拉伸性能、导热性能及其热稳定性能都实现了显著提升。

1.3 原位聚合法制备纳米石墨烯复合材料

通过原位聚合法制备纳米石墨烯复合材料，其实就是将石墨烯或者是GO 和聚合物单位进行混合，然后再借助于引发剂所特有的引发作用，让石墨烯片层之中的单体发生聚合，进而或得到石墨烯纳米复合材料。这种方法和溶液混合法制备纳米石墨烯复合材料的方法比较相似，在进行原位聚合的过程中，还原氧化石墨烯或者是GO 都比较容易从单体之中剥离出来，进而呈现出分子级别的分散现象。同时，因为聚合反应是一个放热的过程，所以放热所产生的膨胀作用将会让GO 的片层间距发生扩张，这对于其从片层之中剥离出来提供了更加有利的条件。因此，通过原位聚合法进行纳米石墨烯复合材料的制备，所得到的纳米石墨烯复合材料将会有着更加均匀的分散性特征。

在对该方法进行 研究的过程中，有学者对GO/PS（聚苯乙烯）纳米复合材料进行了制备，这种材料不仅有着极高的导电率，同时也有着极高的玻璃化转变温度，且该材料的热稳定性也十分强大。在进行原位聚合的过程中，也可以将GO片层之中的含氧基团加以合理利用，通过反应，让GO 和一部分基体树脂之间形成比较牢固的共价键，进而制备出更高性能的纳米石墨烯复合材料。

同时，也有学者利用该方法进行了rGO/PPy（聚吡咯）纳米复合材料的制备，rGO 和PPy 之间形成了十分紧密的接触，这样就使得这种纳米复合材料具备了多孔结构，进而使其获得了高达108m2/g 的表面积，其电容特性和十分优良[2]。因此，这种材料在超级电容器的生产中得到了十分广泛的应用。

另外，还有相关学者通过PP（聚丙烯）乳液的原位化学还原氧化石墨烯法来进行rGO/PP 纳米复合材料的制备，得到的材料有着极低的渗透阈值，其渗透阈值仅为0.033vol%。

除了这些纳米石墨烯复合材料的制备之外，该方法也可以用来进行CBT（环丁烯对苯二酸脂）的制备。通过这种方法的应用，可以让石墨烯在聚合物基体之中实现均匀的分散，但是在将GO 或者是石墨烯加入到聚合物中，其黏度也会明显增大，这样就会进一步加大聚合反应的复杂程度。

2 纳米石墨烯复合材料的应用

2.1 在电极材料之中的应用

纳米石墨烯复合材料可以用作电极材料，凭借着对网络结构的高度连通能力，这种材料可以让离子的运输速度得以显著提升，进而呈现出高功率、高容量的特性。经过相关的研究发现，如果借助于水热法把磷酸铁锂纳米颗粒负载在纳米石墨烯气凝胶之上，石墨烯的网络结构就会为其提供出足够丰富的孔道，并显著提升其电极和电解液之间的接触面积，让锂离子的扩散路径得以显著缩减，为电解液的渗透提供出更大的便利[3]。

2.2 在环境吸附材料中的应用

因为纳米石墨烯复合材料的结构孔道十分丰富，且因为不同制备方法存在差异性，所以其表面的缺陷也较多，这样就可以使其更容易将有着不同功能的不同基团引入其中。因此，此类材料在当今的金属离子吸附、油水分离以及染料分子的去除等诸多领域都有着十分广泛的应用范围。根据相关的研究发现，将表面活性剂以及冷冻干燥技术与纳米石墨烯复合材料结合应用，用肥皂泡作为模板，可以将水体之中的油品有效地吸附出来，且能够发挥出十分强大的吸附能力。也有研究发现，借助于二氧化碳的物理活性来进行氧化石墨烯复合材料的制备，可以得到一种孔体积极大的多孔石墨烯复合材料，其孔体积可以达到2.71cm3/g，这种材料对于水体之中的胆红素有着极强的吸附能力，其吸附能力可以达到126mg/g。

3 结语

综上，主要对纳米石墨烯复合材料的制备及其应用进行分析。通过分析可知，熔融共混法、溶液混合法以及原位聚合法都可以实现纳米石墨烯复合材料的有效制备，且获得的纳米石墨烯聚合材料在电极材料、环境吸附材料等诸多领域之中都有着十分广阔的应用范围和十分光明的应用前景。社会经济的发展与科学技术的发展可谓相辅相成，因此，相信随着社会经济与科学技术的不断发展，纳米石墨烯复合材料的研究将会获得更大的突破，进而使这种新型的纳米复合型材料在未来的各个领域之中发挥出更大的应用价值。