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超強(qiáng)超韌高導(dǎo)電石墨烯復(fù)合薄膜有望取代碳纖維復(fù)合材料

來源：中國玻璃纖維復(fù)合材料信息網(wǎng)　發(fā)布時(shí)間：2018年06月12日

日前，北京航空航天大學(xué)程群峰教授課題組和美國得克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校雷·鮑曼團(tuán)隊(duì)共同采用室溫π-π共軛鍵和共價(jià)鍵有序交聯(lián)策略，仿生構(gòu)筑了超強(qiáng)、超韌、高導(dǎo)電的多功能石墨烯復(fù)合薄膜。這種廉價(jià)、低溫的高性能多功能石墨烯納米復(fù)合材料在航空航天、汽車、柔性電子器件等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景，并有望替代目前廣泛應(yīng)用的碳纖維復(fù)合材料。

據(jù)了解，輕質(zhì)高強(qiáng)的碳纖維復(fù)合材料在日常生活中具有廣泛的應(yīng)用，尤其是在航空、航天、汽車以及運(yùn)動(dòng)器材等領(lǐng)域。

然而，碳纖維復(fù)合材料在制備和使用時(shí)存在諸多缺點(diǎn):合成碳纖維需要高溫(超過2500攝氏度)石墨化，成本較高;由于較弱的界面作用，碳纖維與聚合物基體之間容易發(fā)生分層;碳纖維復(fù)合材料的電學(xué)性能較低，不能滿足特殊應(yīng)用需求。

而新材料可在45攝氏度以下的室溫進(jìn)行制備，強(qiáng)度與碳纖維復(fù)合材料相當(dāng)，成本更加低廉，易實(shí)現(xiàn)商業(yè)規(guī)?；苽?。此外，這種薄膜材料的拉伸斷裂強(qiáng)度是普通石墨烯薄膜的4.5倍，韌性是后者的7.9倍。

有序交聯(lián)石墨烯薄膜的制備與表征

程群峰介紹，該研究通過原位拉曼表征，從分子尺度揭示了π-π共軛鍵和共價(jià)鍵有序界面交聯(lián)作用的強(qiáng)韌機(jī)制，為制備高性能石墨烯納米復(fù)合材料提供了重要理論指導(dǎo)。同時(shí)，這種小分子有序交聯(lián)的石墨烯復(fù)合薄膜還具有高導(dǎo)電性能、高電磁屏蔽性能，以及優(yōu)異的抗腐蝕性能和耐疲勞性能。


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