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石墨烯聯(lián)盟
石墨烯作為目前已知導(dǎo)電性最強(qiáng)的材料，因此在很多領(lǐng)域特別是儲(chǔ)能方面具有十分廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，利用石墨烯增強(qiáng)聚合物來(lái)構(gòu)建多孔復(fù)合材料成為了研究的熱點(diǎn)，有關(guān)這一主題的文章已超千篇。在利用這一思路得到多孔材料的同時(shí)，我們也可以通過(guò)控制其孔隙以及石墨烯與聚合物之間的相互作用來(lái)得到不同功能的材料，為此類材料帶來(lái)了極大的應(yīng)用前景。
近期，復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系徐宇曦課題組聯(lián)合加州大學(xué)洛杉磯分校段鑲峰，以及中南大學(xué)、湖南大學(xué)等多位學(xué)者，就石墨烯增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料撰寫的綜述發(fā)表在ACS Nano上，題為“Functional Three-Dimensional Graphene/Polymer Composites”。該綜述系統(tǒng)的總結(jié)了近幾年來(lái)石墨烯/聚合物基復(fù)合材料的發(fā)展，相應(yīng)的合成方法以及優(yōu)缺點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用等。最后，論文對(duì)該材料所面臨的科學(xué)機(jī)遇與挑戰(zhàn)進(jìn)行了展望，指出未來(lái)幾年主要的發(fā)展方向?yàn)椋海?）石墨烯與不同聚合物的自組裝新方法（2）石墨烯與聚合物之間作用力以及界面之間的研究（3）其他功能化聚合物的引入。
Part 1 石墨烯聚合物復(fù)合材料合成策略
圖一：石墨烯聚合物基復(fù)合材料的合成示意圖。（從氧化石墨烯單體開始合成）
（i）以聚合物為交聯(lián)劑進(jìn)行3DGPCs合成（插圖為聚乙烯亞胺與氧化石墨烯通過(guò)共價(jià)鍵或非共價(jià)相互作用構(gòu)建的三維結(jié)構(gòu)）。（ii）將聚合物與氧化石墨烯均勻分散，基于氧化石墨烯還原的自組裝過(guò)程。（iii）將聚合物直接填充在合成的三維石墨烯結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)自組裝。
Part 2 不同3DGPCs的具體合成方法
(a) 3D RGO/ PI復(fù)合材料的制備以及表征。(b) 3D RGO/聚苯胺混合氣凝膠制備。(c) 3D RGO/聚吡咯氣凝膠隨GO/聚吡咯質(zhì)量比不同，凝膠形態(tài)變化。(d)乳膠技術(shù)制備3D RGO/ NRL復(fù)合材料過(guò)程。
Part 3 石墨烯/聚合物基復(fù)合材料電極的制備
(a) 一步法電沉積制備三維石墨烯網(wǎng)絡(luò)/PANI。(b) 兩步電沉積制備RGO/聚苯胺電極。(c) 以PMMA顆粒作為模板制備RGO/聚苯胺空心球。(d) 利用層層自組裝制備3D RGO/聚苯胺空心球。
Part 4 石墨烯聚合物凝膠
(a)三維RGO/ XPAA氣凝膠制備過(guò)程示意圖. (b) 3D RGO/ XPAA氣凝膠的SEM圖。(c)對(duì)三維RGO/ XPAA氣凝膠壓力測(cè)試。(d) 制備氣凝膠對(duì)汽油的吸附，整個(gè)過(guò)程為35s。
Part 5 石墨烯與聚合物作用機(jī)理
【總結(jié)】：隨著人們生活水平的不斷改善，對(duì)儲(chǔ)能器件的需求越來(lái)越大。通過(guò)對(duì)孔隙以及作用力的控制可以得到具有不同功能的材料，為石墨烯/聚合物基材料的應(yīng)用提供了很好的契機(jī)。
該成果近期發(fā)表在ACS Nano上
論文鏈接：Functional Three-Dimensional Graphene/Polymer Composites（ACS Nano 2016, DOI: 10.1021/acsnano.6b03349）
文章來(lái)源：材料人
