石墨烯/橡胶复合材料的制备及研究进展

王永伟，陆 铭，李岩磊，陈 宏

（北京橡胶工业研究设计院有限公司，北京 100143）

石墨烯自2004年被发现[1]到现在，受到学者的广泛关注。石墨烯是单层碳原子通过sp2杂化紧密堆积形成二维蜂窝状晶格结构的新型碳材料，是目前性能最理想的二维纳米材料。石墨烯不仅是已知材料中厚度最小的材料，而且具有超高的物理性能（模量约为1 100 GPa，断裂强度约为130 GPa）、低密度（约为2.2 Mg·m-3）、高导热性能及高度各向异性[面内热导率为5 000 W·（m·K）-1，面外热导率为2 W·（m·K）-1]、高电子迁移率[2 m2·（V·S）-1]、高透光率（97.7%）、高比表面积（极限值为2 630 m2·g-1）和高阻隔性能等[2]。由于其本身独特的结构特点，迅速成为能源、电子、材料等诸多领域的研究热点。

橡胶在室温下具有独特的高弹性，其作为一种重要的战略性物资，应用广泛。石墨烯与橡胶复合的两个关键因素是石墨烯的分散性及其与橡胶基体界面的相互作用。结构完整的石墨烯表面性质稳定，且层片间有较强的范德华力，由于π-π堆积，易团聚。石墨烯（氧化石墨烯）/橡胶复合材料是一种新型环保复合材料，借助于石墨烯超高的物理性能、导热性能和导电性能，石墨烯/橡胶复合材料的综合性能（包括导电性能、导热性能、物理性能和气密性能等）提高，被广泛应用于航空航天、电子电气、汽车和绿色能源行业。在轮胎工业中，石墨烯/橡胶复合材料可用于制造低生热轮胎和抗静电轮胎等。

本文介绍石墨烯/橡胶复合材料的制备及研究进展。

1 石墨烯/橡胶复合材料的制备

目前石墨烯/橡胶复合材料的制备方法主要包括机械共混法、溶液共混法、乳液共混法、熔融混合法以及其他混合法。……