1.2.2 石墨烯的制备

理想结构的石墨烯是由不含任何不稳定键的苯六元环组合而成的结构完整的二维晶体[2]，石墨烯片之间依靠弱的范德华力结合在一起，这样层与层之间可以滑动。虽然相比于共价键而言，范德华力要弱很多，但是众多的弱键结合起来就使得石墨烯片的剥离变得困难，阻碍了对石墨烯的进一步研究。目前已有不少制备石墨烯的方法，总体来讲，按是否发生化学反应分为物理法和化学法。其中物理方法主要包括微机械剥离法[4]等，化学方法主要包括氧化石墨还原法[4]和化学气相沉积法[4]等。

a 微机械剥离法

最开始时，石墨烯就是采用微机械剥离法制备的，该方法是指通过机械力将石墨剥离成石墨烯的方法[5]，并且机械力要大于石墨片层与层之间总的范德华力。通过该方法制备得到的石墨烯结构完整，缺陷少，性能优异。但是，最终制得的石墨烯的尺寸小，且形状不规则，无法控制石墨烯出现的位置和大小，所以说该方法生产的石墨烯的产量低，同时该方法的生产成本高不利于大规模生产。

b 氧化石墨还原法

氧化石墨还原法是指以氧化石墨为前驱体，通过超声处理等方法剥离成单层氧化石墨后再还原为石墨烯的方法[12]。之所以选氧化石墨为前驱体，主要是因为氧化石墨结构中存在含氧基团，这些基团的存在增大了氧化石墨的层间距[17]，减弱了氧化石墨层与层之间的作用力，这就使得氧化石墨比石墨更容易完全剥离。整个制备过程中，将恰当的强酸和强氧化剂体系加入到原料石墨中，在强氧化剂的氧化作用下，每个石墨层的л键被断裂，生成了含氧基团，从而石墨被氧化成氧化石墨，在超声波的震荡作用下氧化石墨又被剥离为氧化石墨烯，最后再采用化学还原等方法把其中的含氧基团还原即可得到石墨烯。用该方法制得的石墨烯的产量大[16]，成本低廉[12]，有助于大规模生产，并且制备过程中的石墨烯分散液有助于石墨烯在基体中的均匀分散。但该方法也存在不足，由于发生过化学反应，破坏过石墨烯的结构，因此所制备的石墨烯的质量不高，缺陷也较多。文献综述

c 化学气相沉积法

     化学气相沉积法是指，高温时含碳的小分子物质发生化学反应，沉积在固态衬底上（如铜等）从而制得石墨烯的方法[8]。采用该方法制备得到的石墨烯的结构缺陷少，质量高，并且可以控制石墨烯的尺寸大小，生产得到的石墨烯面积大，适合大规模生产。

然而，近来又发现了一种生产成本更低，生产规模大的制备方法，即液相剥离法。这种方法不需要任何的插层剂处理，但是需要把石墨溶在特定的溶剂中，制成最大浓度为0.01mg/ml的分散液，在超声波的作用下，溶剂可以插入到石墨的层与层之间，从而使得石墨层与层之间的距离增大，这有利于剥离的进行，最后再进行离心处理取上清液，即可得到剥离程度较高的石墨烯。采用该方法制备的石墨烯缺陷少，主要是由于制备过程中没有破坏过石墨烯的共轭结构。论文网

1.3 石墨烯/聚合物基纳米复合材料

1.3.1聚合物基纳米复合材料

聚合物纳米复合材料（polymer nanocomposite)由聚合物基体（连续相）和纳米填充剂（分散相）组成[5]。其中，纳米填充剂至少有一个维度的尺度小于100纳米[5]。它最大的特点是比表面积大，大的比表面积有利于纳米填料与聚合物基体间形成强的界面作用力，从而直接影响到聚合物的分子链运动，使分子链活性降低，最终影响聚合物基体的性能。因此，聚合物基纳米复合材料的性能主要受两大因素的影响：纳米填充剂在聚合物基体中的分散性和聚合物基体与纳米填充剂之间的界面作用[5]。分散性是复合材料制备过程中的关键因素，如果分散不均匀，则纳米粒子由于表面效应，布朗运动和范德华力等作用会使其具有较强的团聚倾向，团聚后将导致纳米填充剂的比表面积减小，从而最终影响到聚合物的性能。聚合物和纳米填充剂之间的界面作用主要包括传递效应和阻断效应，当复合材料受到外力作用时，界面能够起到传递应力的作用，即把外力传递到增强体上，从而提高聚合物基体的强度。同时界面还能够阻止裂纹的进一步扩展从而终止材料的破坏，这些都有利于提高聚合物的断裂强度。