石墨烯應(yīng)用瓶頸有望打破

“石墨烯應(yīng)用目前遭遇瓶頸，我們的任務(wù)就是打破瓶頸?！痹?月12日于江蘇徐州舉行的橡膠高峰論壇上，青島科技大學(xué)教授辛振祥介紹，為突破石墨烯的應(yīng)用瓶頸，他們以植物系材料作為分散助劑實(shí)現(xiàn)了石墨烯綠色宏量制備。同時(shí),植物系材料的加入還一次性解決了石墨烯相容和分散性差兩大難題，有助于打破石墨烯的應(yīng)用瓶頸。
　　辛振祥介紹，該制備方法以石墨為原料，天然化合物—植物系材料作為分散助劑，水或有機(jī)溶劑為分散介質(zhì)，采用超聲或攪拌剪切的方法從石墨中剝離制備功能化石墨烯。
　　這種方法實(shí)現(xiàn)了石墨烯的低成本、綠色高效制備，解決了傳統(tǒng)石墨烯制備成本高、工藝流程繁冗、危險(xiǎn)系數(shù)大、可控性差以及產(chǎn)生有毒有害廢液等問(wèn)題。在試驗(yàn)室小試中，該方法在10L反應(yīng)釜中的年產(chǎn)量可達(dá)100kg左右。而且該方法還可以通過(guò)原料選擇和設(shè)定工藝條件來(lái)控制石墨烯的層數(shù)，制備的單層或雙層石墨烯可用于電子、航空、新能源電池等領(lǐng)域，少層和多層石墨烯可應(yīng)用于高分子材料領(lǐng)域。
　　制備出來(lái)的石墨烯要實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，還必須解決石墨烯在基體材料中分散性和相容性差這兩大難題。辛振祥團(tuán)隊(duì)嘗試將加入植物系分散助劑制備的石墨烯采用濕法混煉制備成復(fù)合材料，性能檢測(cè)顯示，加入的植物系分散助劑能夠改善石墨烯在天然橡膠基體中的分散和界面黏合，使復(fù)合材料的力學(xué)性能、電性能、熱性能大幅提升。當(dāng)石墨烯含量?jī)H為1wt%時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度提高到28.3MPa，較基體提高了38%;復(fù)合材料電導(dǎo)率由基體的10-13S/m提高到10-7S/m，達(dá)到了抗靜電要求;熱導(dǎo)率較基體提高了17.9%。
　　辛振祥解釋說(shuō)，植物系材料將酚羥基引入到石墨烯表面賦予石墨烯穩(wěn)定分散的能力,同時(shí)還使石墨烯與聚合物界面形成了良好的相容性，從而一次性解決了相容和分散性差兩大難題。
　　隨后，辛振祥通過(guò)植物系材料輔助液相剝離對(duì)石墨烯表面進(jìn)行功能化改性，制備出高耐磨石墨烯/聚合物密封復(fù)合材料。在此基礎(chǔ)上，他們又制備出高強(qiáng)度、高耐磨和長(zhǎng)壽命的石墨烯/高耐磨炭黑雜化材料。