1。5 本毕业论文研究内容 10

2 实验 12

2。1 实验原料和实验器材 12

2。2 实验方法 12

3 结果与讨论 16

3。1 刚性氧化石墨烯纳米片（r-GONPs）和柔性氧化石墨烯纳米片（f-GONPs）的形态与特 征 16

3。2 纳米压痕法分析结果 18

结 论 24

致 谢 25

参 考 文 献 26

第 II  页 本科毕业设计说明书

1 绪论

1。1 前言

石墨烯是一种由单层碳原子紧密地堆积而成的材料，其晶格结构呈二维六方蜂窝状，其 内部各碳原子间主要以 sp2 杂化的方式相联结，C-C 之间夹角为 120°，其键长大约为 0。142 nm， 键能非常强，并且结构相当稳定[1]。石墨烯是在 2004 年由英国曼彻斯特大学的 Geim 和 Novoselov 发现的，他们通过一种机械微应力的技术，即使用胶带剥离高定向石墨的方法获得 了独立存在的二维石墨烯（Graphene，GN）晶体，自此，石墨烯便迅速成为了材料科学等相 关领域的研究热点之一[2]。石墨烯，实际上就是单原子层的石墨，它独有的二维结构以及优 异的热力学、力学和电学等性能使其蕴含着在诸多功能性复合材料中发挥关键作用的潜力， 同时，石墨烯的发现以及对于为了制备石墨烯聚合物基复合材料而进行的诸多摸索为聚合物 基功能复合材料的研究开拓了一个全新的领域。

1。2 石墨烯材料的概述

石墨烯是单原子厚度的碳原子层，他是目前人类所发现的材料中最薄的。石墨烯特殊的 单原子层结构使其具有许多独特的物理化学性质，这些优异的性能使石墨烯在复合材料领域 拥有巨大的应用潜力。

聚合物基功能复合材料是指为了增强复合材料的性能，通过物理或化学方法，往聚合物 基中添加功能性填料的复合材料。石墨烯因其有着独特的单原子层结构而拥有的许多优秀的 物理化学性质，而正是这些特点使其在复合材料领域同样有着巨大的应用潜力。石墨烯拥有 着高热导率（5300W·m−1·K−1）[3]，这使得它可以有效地增强聚合物的导热性能，除此之外， 石墨烯还有着杰出的润滑性和韧性，因此它可以有效得增强聚合物材料的耐磨性等机械性能， 在储能材料、功能性复合材料、催化剂载体等多方面都有着广大的应用前景。

1。2。1 石墨烯的制备方法

近年来，科学家们对于石墨烯制备方法的探索从未间断，力求能够做到层数可控、面积 大、品质优良、成本低下。当前采用的制备石墨烯的方式主要有机械剥离法、氧化还原法、 SiC 外延法、化学气相沉积（CVD）法、溶液合成法等，这些方法各有其优点与缺点。

机械剥离法：该方法是指利用物体和石墨烯接触面间的相对摩擦从而获取薄层石墨烯材 料的方法。该制备方法虽然操作较为简单，得到的石墨烯也通常能够保有完好的晶体结构， 但是有着得到的片层较小，生产效率较为低下等缺点。