材料的發(fā)展與時(shí)代的發(fā)展息息相關(guān)。隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步，人們對(duì)材料有著越來越高的 要求，傳統(tǒng)單一屬性的材料已經(jīng)越來越滿足不了工業(yè)發(fā)展的需求，尋求具有優(yōu)秀綜合性能的 材料顯得十分關(guān)鍵。

自2004年英國曼徹斯頓大學(xué)的Geim和Novoselve通過膠帶剝離高定向石墨獲得了獨(dú)立存在的二維石墨烯晶體以來，石墨烯已經(jīng)成為材料科學(xué)領(lǐng)域極受關(guān)注的研究熱點(diǎn)之一。石墨烯，實(shí)際上就是單原子層的石墨，它擁有獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的力學(xué)、熱力學(xué)、光學(xué)和電學(xué)性能，因此，它可成為多種功能性復(fù)合材料的重要組成部分。自2006年Ruoff等提出石墨烯可以通過化學(xué)方法大規(guī)模低成本生產(chǎn)以來，基于石墨烯的復(fù)合材料成為石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域中的重要研究方向，其在能量儲(chǔ)存、液晶器件、電子器件、生物材料、傳感材料和催化劑載體等領(lǐng)域展現(xiàn)出了優(yōu)良性能，具有廣闊的應(yīng)用前景。

目前石墨烯復(fù)合材料的研究主要集中在石墨烯聚合物復(fù)合材料和石墨烯基無機(jī)納米復(fù)合材料上，而隨著對(duì)石墨烯研究的深入，石墨烯增強(qiáng)體在塊體金屬基復(fù)合材料中的應(yīng)用也越來越受到人們的重視。石墨烯制成的多功能聚合物復(fù)合材料、高強(qiáng)度多孔陶瓷材料，增強(qiáng)了復(fù)合材料的許多特殊性能。下面分別簡單介紹一下目前應(yīng)用的這幾種石墨烯復(fù)合材料。

1. 石墨烯聚合物復(fù)合材料

在聚合物基底中添加適量的石墨烯，克服了一般無機(jī)填 料使用量大且不能兼顧剛性、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性與韌性的缺點(diǎn)，使聚合物的力學(xué)性能、熱力學(xué)性能以及流變性能顯著 提高。石墨烯與聚合物基底復(fù)合后可以使復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)降低，熱導(dǎo)率大大增加。

由于無機(jī)納米粒子的存在可使石墨烯片層間距增加到幾個(gè)納米，從而大大減小石墨烯 片層之間的相互作用，因此用無機(jī)納米粒子修飾石墨烯片提供了一條阻止石墨烯片團(tuán)聚的嶄新途徑。從另一個(gè)角度看，石墨烯基無機(jī)納米復(fù)合材料不但可以同時(shí)保持石墨烯和無機(jī)納米粒子的固有特性，而且能夠產(chǎn)生新穎的協(xié)同效應(yīng)，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

石墨烯增強(qiáng)體是關(guān)注的熱點(diǎn)，石墨烯在電學(xué)、熱學(xué)、 力學(xué)、光學(xué)等方面均具有優(yōu)異的性能。因此，石墨烯作為一種理想的增強(qiáng)相，在金屬基復(fù)合材料領(lǐng)域具有光明的應(yīng)用前景。金屬基復(fù)合材料可以彌補(bǔ)純金屬在單一方面性能的不足，具有比單一基體更優(yōu)異的性能；石墨烯/金屬基復(fù)合材料（Gr -MMC）在航空航天、汽車、電子和軍事領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

綜上可見，石墨烯可以成為復(fù)合材料中的功能性組分， 制得的各種石墨烯基復(fù)合材料具有優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)、力學(xué) 和熱學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用于催化、高強(qiáng)度材料、電子、能源轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存、生物技術(shù)、生化傳感器等領(lǐng)域。

此外，材料的電導(dǎo)率和導(dǎo)熱率的提高對(duì)它們的許多應(yīng)用也是有益的。一些石墨烯增強(qiáng)彈性體已經(jīng)可以在市場上買得到并且已經(jīng)加工成產(chǎn)品。這些產(chǎn)品包括高性能運(yùn)動(dòng)鞋運(yùn)動(dòng)裝備、自行車輪胎、可回收的地墊等。Folsom Custom Skis公司（美國科羅拉多州丹佛市），近期在其最新的超輕碳纖維復(fù)合材料旅行滑雪板系列產(chǎn)品中使用了石墨烯添加劑，該公司基于最初的原型設(shè)計(jì)和測試，對(duì)滑雪板進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，以充分發(fā)揮石墨烯的性能優(yōu)勢。經(jīng)過機(jī)械和實(shí)地測試，石墨烯增強(qiáng)滑雪板于2022年作為UltraLite結(jié)構(gòu)風(fēng)格推出，可用于 Folsom公司的任何滑雪板形狀。除了減輕重量之外，與Folsom公司以前的旅行滑雪板相比，UltraLite滑雪板還具有其他的優(yōu)勢，例如更高的強(qiáng)度、更強(qiáng)大的性能、更好的減振性和低分層風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)镋-GO可以顯著提升材料和增強(qiáng)環(huán)氧樹脂之間的附著力。

石墨烯復(fù)合材料的研發(fā)標(biāo)志著人類在材料方面的研究又邁出了新的一步，石墨烯復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，性能優(yōu)良，未來的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，應(yīng)用前景良好。因此，未來我國在復(fù)合材料研發(fā)領(lǐng)域發(fā)展上需要加強(qiáng)對(duì)石墨烯復(fù)合材料的重視程度，從其制備方法、結(jié)構(gòu)與性能等角度出發(fā)對(duì)石墨烯復(fù)合材料實(shí)施優(yōu)化，進(jìn)而促進(jìn)我國在材料工程領(lǐng)域新的發(fā)展。

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