优化固化工艺提高石墨烯复合材料热性能的研究 (4)
图1-1.石墨烯二文晶格结构
实验室所制备的石墨烯材料，通过电子显微镜来观察，其片层的结构和理想的石墨烯二文结构材料不同，并不平整，会出现一些褶皱。当然，也正是因为这些褶皱从而使石墨烯薄膜材料能够在室温下得以稳定存在；另外，石墨烯上的微小褶皱也提高了它与其他材料进行复合时的相容性，使它们可以和基体连接紧密，从而提高复合材料的性能。
二文的石墨烯可以形成具有sp2杂化碳原子碳材料，例如经过卷曲能形成单壁碳纳米管；经过团聚或堆积可以形成三文石墨（因片层之间具有范德瓦尔力）；石墨烯晶格中的五元环通过弯曲[14]，按照适当的顺序排列可形成零文的C60结构。石墨烯的比表面积大，可达到2630~2965 m²/g，但却具有很大的强度，可以达到130GPa，模量为1000GPa，且其优良的导热性，其导热系数可达到5000W/(m³.K)，可和单壁碳纳米管相接近[15]，但在常温下，石墨烯材料的电学性能明显占优势，其电子迁移率高于碳纳米管及晶体硅。
1.3氧化石墨烯的制备与性能
1.3.1氧化石墨烯的制备
以石墨为原料是制备低成本、高产量的氧化石墨烯及石墨烯的主要途径。氧化石墨烯通常由氧化石墨剥离制备而得。氧化石墨可以看作是氧化石墨烯通过范德华力作用堆叠而成。目前制备氧化石墨主要有三种经典方法：分别为 Brodie法[15]，staudenmaier 法[16]和 Hummers 法[17]。这三种方法的基本原理是利用强质子酸[15-17]对原始石墨进行处理，使其形成石墨层间化合物，然后加入强氧化剂对石墨进行氧化，从而引入大量的含氧官能团到石墨烯的表面及边缘上形成氧化石墨。石墨烯的制备方法主要是机械剥离法、氧化石墨烯还原法、纵向切割碳管法等[17]。
1.3.2 氧化石墨烯的性能
与石墨烯相比，氧化石墨烯不仅生产成本低，产量高，它的基底面的碳原子还有环氧化物以及羟基基团，其边缘上的原子有羰基和羧基基团[18]。由于功能化基团的存在降低了晶面的应力，拉大了层间距，同时赋予氧化石墨烯（GO）以良好的亲水性，为进一步材料官能化打下了基础，从而提高了氧化石墨烯与聚合物之间的作用力，是氧化石墨烯和聚合物的结合更加稳定，并且也改善了氧化石墨烯在基质中的分散度。所以迄今为止，虽然氧化石墨烯在一些物理性能上不如完美的石墨烯结构，但是在大多数情况下，石墨烯/高分子聚合物复合材料都选用氧化石墨烯作为其填充材料[19]。