石墨烯复合材料在下游市场的应用

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石墨烯复合材料在下游市场的应用

　　中图分类号：TH　文献标识码：A　文章编号：1009-914X（2016）15-0219-02

　　 1　引言

　　自2004 年曼彻斯特大学 Geim 等成功制备出石墨烯以来，因其独特的结构和性能如：透光

率达 97.7%、导热系数高达 5　300W/m?K、常温下其电子迁移率超过 15　000cm2/V?s　、电阻率约

10-6Ω?cm，，有可能取代硅而成为下一代半导体信息工业的基础材料[1]。石墨烯产业是我国

少数几个与世界发达国家步调一致的产业，在某些领域甚至走在世界前列。石墨烯被视为工业

味精，也被誉为万能材料，在导电、导热、防腐、电磁屏蔽与吸波、力学增强等领域都具有非

常大的应用前景[2]。

　　 2014 年9 “ ”月，曼彻斯特大学建设了石墨烯工程创新中心，加速了石墨烯产品走向市场的

进程[3，4]。石墨烯是开启未来的产业，是我国新材料产业的发展契机，将促进我国传统产业

升级，抢占制造业新一轮竞争的制高点，在 5年至 10 年内实现产业规模突破 1000 亿元的飞跃

式发展。

　　 2　石墨烯复合材料

　　复合材料（Composite　materials），是以一种材料为基体（Matrix），另一种材料为增强体

（Reinforcement）组合而成的材料。石墨烯由于自身在力、电、热、光、磁等方面的存在的优

异性能，与传统材料进行复合后产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足

各种不同的要求。比如，石墨烯加入到金属基体中可以合成质轻、高强度、高模量的金属基复

合材料；加入到导电橡胶、导电塑料、导热塑料等功能高分子复合材料，还可以显著改善复合

材料的机械性能；加入到陶瓷基中，可增强其韧性。随着复合材料加工技术以及石墨烯制备方

法的发展石墨烯/金属复合材料的研究日益广泛[5-8]。

　　 3　分类

　　目前按照基体的不同，复合材料主要分为以下几类：树脂基复合材料、金属基复合材料、

陶瓷基复合材料等。石墨烯由于其独特的结构和性能，在改善聚合物的热性能、力学性能和电

性能等方面具有相当大的应用价值，应用领域包括但不局限于导电导热、防腐、吸波、力学增

强等方面。

　　（1）石墨烯导电复合材料

　　石墨烯最显著的特点之一就是其优异的导电性能，其电导率可达 106　S/m，远超过目前己

知载流子迁移率最大的半导体材料锑化铟，但面电阻仅为30　Ω/m2 左右，性能超过已知最好的

导体银或铜（如图 1、图 2所示）。同其他类型的导电填料相比，独特的二维片层结构使石墨

烯具有更大的接触面积，因此在复合材料中更容易形成导电通路，能大幅度降低导电填料的添

加量[9]。

　　自2006 年，Ruoff 教授的课题组首次报道了聚苯乙烯/石墨烯导电复合物的制备，便开启了

石墨烯导电复合材料研发的序幕。而石墨烯优良的导电性使其能够增强复合材料的电学性能，

主要应用领域涉及导电塑料、导电橡胶、导电油墨、防腐涂料、石墨烯透明导电薄膜等方面。

　　（a）石墨烯导电橡胶复合材料

　　橡胶类可拉伸导体是制备柔性电子器件的重要材料之一，而石墨烯由于具有较高的电导

率、径厚比以及较大的表面积，使得石墨烯/橡胶复合材料达到相同电导率所需的填料浓度比

其他碳填料低。

　　（b）石墨烯导电塑料复合材料

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摘要：

石墨烯复合材料在下游市场的应用　　中图分类号：TH　文献标识码：A　文章编号：1009-914X（2016）15-0219-02　　1　引言　　自2004年曼彻斯特大学Geim等成功制备出石墨烯以来，因其独特的结构和性能如：透光率达97.7%、导热系数高达5　300W/m?K、常温下其电子迁移率超过15　000cm2/V?s　、电阻率约10-6Ω?cm，，有可能取代硅而成为下一代半导体信息工业的基础材料[1]。石墨烯产业是我国少数几个与世界发达国家步调一致的产业，在某些领域甚至走在世界前列。石墨烯被视为工业味精，也被誉为万能材料，在导电、导热、防腐、电磁屏蔽与吸波、力学增强等领域都具有非常大的...

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