石墨烯-聚合物杂化网络材料的研究进展

周成飞

(北京市射线应用研究中心辐射新材料北京市重点实验室，北京 100015)

石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的准二维材料。自从英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯，并因此共同荣获2010年度诺贝尔物理学奖以来，由于其十分良好的强度、柔韧、导电、导热、光学特性，在物理学、材料学、电子信息、计算机、航空航天等领域都得到了长足的发展。有关石墨烯在聚合物领域的应用方面，研究最多的一是聚合物功能化石墨烯[1]，二是石墨烯/聚合物纳米复合材料[2～4]，而在近年来，石墨烯-聚合物杂化网络材料的研究则颇引人关注。

1 以石墨烯为交联剂的共聚网络

梁祎等[5]研究曾用化学改性氧化石墨烯(m-GO)替代1,3,5-三(4-氨基苯氧基)苯(TAB)等常规的交联剂，使之与4,4'-二氨基二苯基醚(ODA)和3,3,,4,4,-联苯四羧酸二酐(BPDA)反应，制得了m-GO交联的聚酰亚胺（PI）气凝胶。GO的化学改性是通过其与过量ODA在水热条件下反应实现的。实验结果表明，所获得的PI/m-GO气凝胶保持了高的孔隙率、热稳定性和绝热性。并且，与采用1.8%(质量分数)的TAB进行交联的PI气凝胶相比，仅用0.6%(质量分数)的m-GO交联所获得的气凝胶具有更高的比杨氏模量(杨氏模量/密度)、比屈服强度(屈服强度/密度)和更小的体积收缩率。而Lin等[6]则采用马来酰亚胺官能化石墨烯（mGO）作交联剂制备了可自愈合的石墨烯/聚氨酯纳米复合材料。……