石墨烯改性复合材料是指将石墨烯与各种基体材料（如聚合物、金属
、陶瓷等）通过物理或化学方法结合而形成的一种新型复合材料


。

这类复合材料结合了石墨烯的优异性能与基体材料的特性，展现出独特而优越的性能特点
。

以下是石墨烯改性复合材料的主要特点
：

1. 力学性能显著提升

高强度与模量：

石墨烯具有极高的力学强度和模量，将其加入复合材料中可以显著提高材料的整体力学性能
。

例如，石墨烯改性聚烯烃复合材料的模量和强度可以显著提升，石墨烯质量分数为17.4%时
，复合材料的模量可达1920MPa，远高于纯聚合物的模量（如纯iPP模量为1280MPa）。

耐磨性与自润滑性：

石墨烯的片层结构赋予其出色的自润滑性，作为添加剂可以进一步提高材料的耐磨性能

。

例如，在PA6中加入石墨烯可以诱导其由γ晶型向α晶型转变，提高耐磨性。

2. 导电与导热性能优异

高导电性：

石墨烯具有极高的电导率，作为填料均匀分散在基体材料中可形成导电网络，显著提高复合材料的导电性能。

例如
，石墨烯改性UHMWPE复合材料在石墨烯质量分数为1.5%时即可达到较高的电导率。

高热导率

：

石墨烯的热导率也非常高
，加入复合材料中可显著提高材料的热导率。

例如，石墨烯含量为10%的PE、PP复合材料热导率可分别达到1.84、1.53W/(m·K)。

3. 热稳定性与抗氧化性增强

提高热稳定性：

石墨烯的加入可以显著提高复合材料的热稳定性。

例如，在PP中添加0.3%的改性氧化石墨烯后，质量损失10%的温度由402.8℃提高到426.98℃
。

抗氧化性：

石墨烯的层状结构可以阻碍气体分子的扩散和降解产物的逸出，同时其表面能吸附并灭活聚合物降解过程中产生的自由基，从而具有抗氧化能力。

4. 阻隔性能提升

气体与液体阻隔：

石墨烯具有极高的致密性
，加入复合材料中可以显著提升材料的阻隔性能
。

例如，LDPE/石墨烯复合材料与纯LDPE相比

，其吸油率显著下降。

5. 加工性能与界面结合力改善

加工性能

：

石墨烯的加入可能会影响复合材料的加工性能
，但通过适当的改性方法和工艺控制可以实现良好的加工性能
。

界面结合力：

石墨烯与基体材料之间的界面结合力对复合材料的性能有很大影响。

通过功能化改性

、原位聚合法等方法可以提高石墨烯与基体材料的界面结合力，从而进一步提升复合材料的综合性能
。

6. 应用领域广泛

石墨烯改性复合材料由于其优异的性能特点
，在能源、环境
、生物医学、传感器等多个领域具有广泛的应用前景。

例如，在生物医学领域可以应用于药物传递、生物成像等方面；在环境领域可以用于污染物的检测、处理和回收等方面
。

综上所述

，石墨烯改性复合材料具有力学性能显著提升
、导电与导热性能优异、热稳定性与抗氧化性增强
、阻隔性能提升以及加工性能与界面结合力改善等特点，这些特点使得石墨烯改性复合材料在多个领域具有广泛的应用前景。

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