3。4 峰值温度Tp和∆Q的分析 21

参 考 文 献 25

1 绪论

纳米科技是21世纪的尖端技术，正在给包括新能源、新材料、信息科技等众多新兴科技领域带来巨大的技术革新。性能优良的纳米材料则是纳米科学研究和应用的基础，在众多的纳米材料中，新型碳纳米材料的研究和应用是近三十年来的研究重点和前沿，石墨烯的发现则是这一领域的标志性成果。

碳元素的确是一种不可思议的元素，直到今天，它仍然能带给人们意想不到的惊喜，就像是最瑰丽的宝藏埋藏于最朴实无华的外表之下。石墨烯（graphene）是石墨在二维形态下的同素异形体，它在2004年首次受到全世界目光的注视。英国曼彻斯特大学的Geim和Novoselov[1]使用简易胶带粘揭法（scotch taping）第一次获得了可被观察到的石墨烯。两人因此非凡成就而获得了2010年的诺贝尔奖。

石墨烯由碳原子以Sp2杂化轨道按蜂巢晶格（honeycomb crystal lattice）方式排列而成的，这一排列方式与石墨相同，看起来就像是一个由碳原子和共价键相连而成的无限原子网络。比较有意思的一点是，虽然石墨烯可以通过自由组合的方式构成其他碳的同素异形体，其成键方式与碳纳米管等相比较而言仍然有所不同。石墨烯的C-C键角皆完美排列为120°，其C-C键没有张力作用；而富勒烯和碳纳米管的C-C键角由于空间排列扭曲的缘故，其键角小于120°，C-C键之间存在张力。因此石墨烯相比富勒烯及碳纳米管更加稳定或者是更加具有惰性，而富勒烯和碳纳米管较之石墨烯更加富有化学活性，能够更加容易表面改性并且与其他材料相容。论文网

石墨烯的特殊性质是由其特殊的结构造就的，从微观上看，由于石墨烯由许多六元环结构构成，因此虽然石墨烯上的碳原子与苯环上碳原子有许多相似的性质，然而其边缘氧原子的作用要远小于苯环， 性质又有许多不同。从宏观角度看，石墨烯就是从膨胀石墨上剥离下来的单层石墨，因而它也拥有一部分与石墨相同的边缘性质。如此一来，石墨烯便兼具芳香烃和石墨的性质和特征，石墨烯同时拥有众多良好的物理化学性质就是从这一特殊结构中得来的。

前文已经提到石墨烯可以通过自由组合的方式形成各种碳的同素异形体，比如，数层石墨烯可堆叠就能形成常见的石墨，这就是艺术家用于抒发灵感之物；当石墨烯卷曲并且闭合时，就成了碳纳米管；而在一定情况下，当具有一定形状的石墨烯相互缠绕闭合就能够得到零维富勒烯[3]——这石墨烯是碳的多种形态的基本构成单元。在石墨烯之前，人类历史上还没有任何一种材料能够同时拥有如此出色的、令人感到惊艳的性能：超高的电子迁移率、显著的霍尔效应、出众的热性能和机械性能，这简直是未来耀眼的明星。

石墨烯的独特结构和众多优异性质决定了其在基础研究中必然具有深远的科学意义，这是目前最理想的二维纳米材料，拥有最优秀的热学、力学和电学性能，这也意味着它必然会在未来的材料、能源、电子信息技术和航空航天等重要领域大放异彩，这使得人们对于石墨烯的研究表现出一种狂热的追求。

    环氧树脂是一种十分常见且用途广大的热固性塑料。由于它拥有较小的比重，较高的硬度和耐磨性等，以及出色的加工性能的实惠的成本[4]，环氧树脂目前被广泛应用于粘合剂、涂料和各种电子封装剂中，它也常常作为基体材料被应用于复合材料中。然而，由于大多数高性能环氧树脂的高度交联三维网状结构表现出固有脆性性质和低抗断裂性能，从而限制了在机械部件的普遍使用。许多尝试诸如将优良的纳米材料填充物与环氧聚合物混合以及它们之间的交联组合，得到了更好的韧性、硬度和强度，乃至多功能性[5]。