在工業上目前使用的導熱高分子材料有導熱復合塑料、導熱膠黏劑、導熱涂層、導熱覆銅板及各類導熱橡膠及彈性體，如熱界面彈性體等。目前復合型絕緣導熱高分子主要是采用絕緣導熱無機粒子如氮化硼、氮化硅和氧化鋁等和聚合物基體復合而成；此外，采用導體粒子和聚合物復合制備的導熱聚合物，如碳材料、金屬填充的導熱高分子材料，適用于低絕緣或非絕緣導熱場合，其中氧化石墨烯同聚合物復合，其復合材料的導熱性能大幅提升引起社會關注。導熱高分子主要應用于功率電子元器件、電機等設備的封裝和電氣絕緣及散熱，和普通聚合物相比，具有4-10倍的熱導率。氧化石墨還可以應用于鋰電正負極材料的復合、催化劑負載等。山西石墨烯復合材料研發

石墨烯（graphene）是近幾年來發展起來的一種新型二維無機納米材料，自從其發現以來，石墨烯在化學、物理、材料、電子等各個領域顯示了廣闊的應用前景。尤其是它極高的機械強度，出色的導電和導熱性能，以及豐富的來源（石墨），使其能作為一種理想的無機納米填料來制備聚合物復合材料。但是目前為止，石墨烯材料的大規模制備，以及如何將石墨烯均勻地分散到聚合物基體中并且優化石墨烯與聚合物基體之間的界面作用力一直是科學界及工業界尚待解決的難題。本學位論文圍繞著這些問題，運用了多種新穎的方法實現了對石墨烯以及功能化石墨烯材料的合成，并制備了多種高性能的石墨烯/聚合物復合材料，這些材料在航空、運輸、生物醫藥等方面具有潛在的應用價值。常州合成石墨烯復合材料研發高導電石墨烯銅復合材料的電導率可以達到108-118 % IACS，高于單晶銅和銀的電導率。

還原石墨烯以及改性的石墨烯已經被用在藥物載體、活細胞成像、生物分子檢測等生物領域[50]。相比于碳納米管，石墨烯基材料在生物領域的應用有著明顯的優勢。首先，它不含金屬催化劑等雜質，因此不會對細胞產生生物應激。其次，改性的石墨烯的分散不需要表面活性劑而且具有更好的水溶性。再次，石墨烯極高的比表面積能使載藥量**提高。改性石墨烯同樣也被用在一些生物器件上，檢測生物細胞以及生物分子。它能作為界面對單個細菌進行識別，也能作為無標記，可逆DNA檢測器，或是作為一種極性特定的分子晶體吸附蛋白質/DNA[123]。

GO的親水性好，易于分散到水泥基復合材料中。表5.3總結了文獻中GO對于水泥基復合材料力學性能的影響，由表5.3中的實驗數據可見，添加GO能夠提高水泥基復合材料早期和后期的力學強度。由于國內外各研究者所用的GO不同，所以實驗結論中GO的比較好摻量以及對于水泥復合材料的提升效果也有較大差異。關于GO與水泥基復合材料的作用機制，研究者也有不同的觀點，目前仍沒有定論。水泥基復合材料本身是由水泥，水，砂，石等幾種不同物質組合在一起形成的一種混合材料，所以，從宏觀方面，其性能和組成材料有很大關系，水泥、水/膠凝材料的比例、GO類型和養護齡期等因素對水泥基復合材料的機械強度都有很大影響。從微觀方面，GO的聚集、分散、尺寸和官能團也對水泥基復合材料的力學性能有影響。石墨烯防腐漿料 與粉料相比，漿料中的石墨烯更易于分散在基體材料中。

由于表面富含活性含氧基團，能與一些含極性基團的聚合物產生較強的作用力，所以氧化石墨烯通常被作為一種納米填料添加到聚合物當中以增強聚合物的物理性能。Liang等人報道了用氧化石墨烯增強聚乙烯醇的研究，他們發現氧化石墨烯添加量*為0.7wt%時，聚合物的力學性能就得到了***的提高，如楊氏模量提高了76%，而比較大拉伸強度提高了62%[62]。Cai等人利用氧化石墨烯增強聚氨酯，發現當氧化石墨烯添加量為4.4wt%時，聚合物基體的楊氏模量和硬度分別增加了900%和327%[63]。Xu等人同樣制備了氧化石墨烯/聚乙烯醇復合材料，不過他們用了一種新穎的抽濾成膜的方式，在得到的復合材料薄膜中，由于真空抽濾產生的向下的吸引力，使二維的氧化石墨烯片層以有序的狀態排列于聚合物基體之中，得到―磚墻式‖結構的復合材料薄膜[64]。這種復合材料的性能變化與氧化石墨烯含量的變化成近似正比的關系，如圖1-5所示。Putz等人同樣用這種方法制備了高含量氧化石墨烯的聚乙烯醇及聚甲基丙烯酸甲酯復合材料，這種材料的楊氏模量更是可高達接近40GPa，遠遠超過了一般聚合物/無機納米復合材料所能達到的力學性能范圍[65]。石墨烯復合材料可用于注射和擠出成型制件，作為粒子材料應用于礦用管、給水管及汽車電器配件等領域。導電石墨烯復合材料商家

常州第六元素氧化石墨(烯)產能達到1400噸/年，石墨烯粉產能達到100噸/年。山西石墨烯復合材料研發

用油胺與十八胺對GO進行改性，然后將其與丁苯橡膠（SBR）溶液混合均勻，然后共凝聚制得改性GO-SBR復合材料。無論在玻璃態和橡膠態，改性的GO-SBR與純GO-SBR相比儲能模量均大幅提高；25°C時，7wt.%油胺改性GO和7wt.%十八胺改性GO分別使橡膠儲能模量提高了67%和39%。這其中主要的原因是胺基改性的GO相比于純GO在SBR中分散性更好，且與橡膠界面作用更強。兩種胺之間的性能區別主要是油胺含有雙鍵，在硫化過程中可以與橡膠交聯，從而進一步提高橡膠性能43。同樣的現象在丁二烯-苯乙烯-乙烯基吡啶橡膠（VPR）中也被觀察到。在VPR中添加3.6vol.%的胺基改性GO，可以使復合材料的玻璃態模量提高21倍，橡膠態模量提高7.5倍，拉伸強度提高3.5倍山西石墨烯復合材料研發