一种新方法规模化生产FGS,并为高性能聚合物纳米复合材料提供了良好的应用潜力。
石墨烯的应用需要一种高产量,低成本,可扩展的生产方法,但仍具有很高的挑战性。本文,复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程国家重点实验室卢红斌课题组在《J. Appl. Polym. Sci》期刊发表名为“High‐yield water‐phase exfoliated few‐defect graphene for high performance polymer nanocomposites”的论文,研究报告一种水相技术,以具有超高比表面积的化学膨胀石墨为基础,生产出具有高剥离率(92%)的极少缺陷的石墨烯纳米片(FGS),并展示了其在石墨烯聚合物纳米复合材料中的应用。
剥落的FGS具有较低的氧化度,并保留了良好的机械和电气性能,具有改善聚合物复合材料综合性能的潜力。当将0.5 wt%的FGS掺入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中时,相对于纯净聚合物,5%的失重温度和储能模量分别增加了87°C和21%。随着FGS含量增加到4.6 wt%,复合材料的玻璃化转变温度升高25°C。此外,该复合材料的渗透阈值低至0.25 vol%,并且具有出色的导电性(对于2.7 vol%的FGS-PMMA复合材料,其渗透率为50S/m)。
通过在表面活性剂OP-15存在下对水中的轻度氧化CEG进行1小时的尖端超声处理,我们已经成功地以高产率制备了几层石墨烯片。这种简单、有效的水相剥离法制备石墨烯纳米片的方法在高性能聚合物复合材料的工业应用中具有很大的潜力。