彭景淞，程群峰

北京航空航天大学化学学院，仿生智能界面科学与技术教育部重点实验室，生物医学工程高精尖创新中心，北京 100191

1 引言

近年来，石墨烯作为一种新型的二维纳米材料，由于其独特的性能而成为材料领域的研究热点。石墨烯是由碳原子通过sp2杂化形成的具有正六边形蜂窝状晶格的二维纳米材料，其厚度仅为一个碳原子直径1。石墨烯具有各种优异的性能，杨氏模量和拉伸强度分别高达1.0 TPa和130 GPa2，电导率达6 × 103S·cm-1量级3。然而，这些优异的力学、电学性能却很难在宏观的石墨烯纳米复合材料中体现，主要原因是纳米尺度的石墨烯片层组装成宏观纳米复合材料时，存在以下几个科学问题亟待解决4,5：(1)片层团聚。石墨烯在组装成为纳米复合材料的过程中，在基体中往往难以实现良好的分散，这是由于石墨烯片层之间存在π-π堆积作用，容易发生团聚现象；(2)界面作用弱。由于石墨烯仅有碳原子构成，其表面并没有特殊的官能团与基体产生较强的相互作用，不利于应力从基体传递到石墨烯片层上，大大削弱了石墨烯片层作为纳米增强体的增强效果；(3)片层难以取向。在传统石墨烯纳米复合材料中，石墨烯片层的取向往往是随机的。而石墨烯作为二维纳米材料，若能实现片层的规整取向，将有利于应力的传递，以及导电导热通路的构筑，提高力学性能和导电导热等功能特性。因此，如何开发有效的组装策略，克服上述瓶颈问题，是目前石墨烯纳米复合材料研究的难点和重点。……