石墨烯具有很多優(yōu)異的特性,但是原子薄層的石墨烯單獨(dú)使用會(huì)面臨諸多限制,所以與其他材料進(jìn)行復(fù)合可以有效擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。另一方面,結(jié)合石墨烯的優(yōu)異性質(zhì),被復(fù)合材料會(huì)出現(xiàn)一些新的性質(zhì)或者改善已有的特性。目前,很多努力致力于復(fù)合材料方面的研究,比如通過(guò)旋涂以及生長(zhǎng)的方式將石墨烯覆蓋在絕緣物表面以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電性,然而在實(shí)際應(yīng)用中,這些表面的石墨烯極易遭到破壞,比如物理劃傷造成缺陷以及破損,失去石墨烯所賦予的優(yōu)異性質(zhì)。還有一些研究包括將化學(xué)方法獲得的石墨烯片與陶瓷或者聚合物進(jìn)行共混,但是在制備石墨烯片過(guò)程中剝離以及還原等手段會(huì)不可避免的對(duì)石墨烯造成破壞,使石墨烯的優(yōu)異性能大打折扣。為了在這些傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料內(nèi)部構(gòu)筑高質(zhì)量的石墨烯,我們必須在納米尺度進(jìn)行重新設(shè)計(jì)�；瘜W(xué)氣相沉積(chemical vapor deposition,CVD)被認(rèn)為是有效制備高質(zhì)量石墨烯的方法,采用直接生長(zhǎng)的方式可以避免石墨烯混合過(guò)程所帶來(lái)的質(zhì)量以及分布問(wèn)題等弊端,大大簡(jiǎn)化復(fù)合材料的制備過(guò)程。利用這種先進(jìn)的方法我們可以在絕緣材料內(nèi)部構(gòu)筑高質(zhì)量石墨烯。本論文主要以高質(zhì)量石墨烯復(fù)合材料制備為出發(fā)點(diǎn)研究了以下兩種復(fù)合材料:(1)石墨烯復(fù)合高嶺土。由于高嶺土材料表面無(wú)法生長(zhǎng)石墨烯,所以為了與這類結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行高質(zhì)量石墨烯復(fù)合,我們利用了金屬鎳顆粒生長(zhǎng)石墨烯過(guò)程的偏析性質(zhì),使石墨烯在鎳的輔助下二次生長(zhǎng),并完成三維交聯(lián)。經(jīng)過(guò)這些制備過(guò)程后,復(fù)合材料內(nèi)部由于交聯(lián)石墨烯提供了連續(xù)的電荷轉(zhuǎn)移路徑,表現(xiàn)出良好的電導(dǎo)以及焦耳熱效應(yīng)。除此之外,由于內(nèi)部高質(zhì)量石墨烯的構(gòu)筑,復(fù)合材料表現(xiàn)出良好的疏水性,利用這些特性,我們將其作為熱功能器件,在低能耗下表現(xiàn)出良好的加熱速率,并且具有極高的穩(wěn)定性。(2)石墨烯復(fù)合三氧化二鋁顆粒。考慮到絕緣基底直接生長(zhǎng)石墨烯的劣勢(shì),我們采用金屬輔助催化在三氧化二鋁顆粒表面生長(zhǎng)強(qiáng)粘附作用的石墨烯層,利用化學(xué)氣相沉積法,我們實(shí)現(xiàn)了絕緣基底表面大面積均勻以及高質(zhì)量石墨烯的生長(zhǎng),生長(zhǎng)完石墨烯后經(jīng)過(guò)密實(shí)化過(guò)程,石墨烯可以作為穩(wěn)定的分散相完成與三氧化二鋁的復(fù)合。值得注意的是,此時(shí)復(fù)合材料中石墨烯作為穩(wěn)定的均勻分散相占據(jù)復(fù)合材料內(nèi)界面以及表面。經(jīng)過(guò)復(fù)合后,塊體材料具有增強(qiáng)的力學(xué)特性以及優(yōu)異的導(dǎo)電性,并且由于內(nèi)部的石墨烯,復(fù)合材料還具有良好的抗機(jī)械破壞性以及耐高溫性質(zhì),這都得益于高質(zhì)量石墨烯的均勻內(nèi)部分布。
【學(xué)位單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ127.11;TB33
【部分圖文】：

514 nm 波長(zhǎng)激發(fā)光源下單層石墨烯的拉曼光速的幫助我們觀察到石墨烯六邊形單晶的結(jié)構(gòu)信息，而 Raman 光譜可以快速以結(jié)構(gòu)等信息。因此，Raman 檢測(cè)被大量結(jié)構(gòu)[21]。對(duì)于石墨烯來(lái)說(shuō)，其 Raman 特動(dòng) G 峰以及層間堆垛方式 2D 峰。圖 1

圖 1-2 石墨烯的 C 1s 的 XPS 圖譜[24]。過(guò)測(cè)定晶體表面微小區(qū)域內(nèi)原子的內(nèi)層物質(zhì)內(nèi)元素價(jià)態(tài)以及結(jié)構(gòu)方面的信息。域以及微米級(jí)深度分布進(jìn)行成分分析。

單層石墨烯的AFM圖像
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本文編號(hào)：2846871