常规氧化石墨烯纳米材料

石墨烯***发现是用胶带一层层粘下来的。石墨烯的发现可以追溯到2004年，由英国曼彻斯特大学的安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫以及荷兰的斯图尔特·帕克共同发现。教授的发现源于对石墨材料进行的实验。教授们采用了一种特殊的方法，使用胶带将石墨片层层撕离，**终得到了非常薄的一层石墨片。通过对这层石墨片的观察和研究，教授们发现这个材料具有非常特殊的性质。石墨烯是一种只有一个原子层厚度的二维碳材料，由碳原子以六角晶格结构排列组成。它具有一些非常独特的性质，比如极高的电导率、优异的热导率、强度高、柔韧性好等。这些特性使得石墨烯成为研究领域中的热门材料，并在纳米科技、电子学、能源存储等众多领域展现出巨大的潜力。盖姆、诺沃肖洛夫和帕克因为对石墨烯的发现和研究做出的贡献，于2010年被授予了诺贝尔物理学奖。教授们的工作奠定了石墨烯研究的基础，并为未来的石墨烯应用开发打下了坚实的基础。石墨烯含有丰富的官能团，易于分散。常规氧化石墨烯纳米材料

电子产品**率密度的迅速提高使得如何有效排热成为能量存储技术快速发展的关键问题，其中，在热源和散热器之间使用的热界面材料（ＴＩＭ）是热管理系统的重要因素。ＴＩＭ用于将热管理系统中的两种固体材料连接起来，填充它们之间因表面粗糙度不理想而产生的空隙和凹槽，从而起到减小界面热阻、降低集成电路的平均温度和热点温度的作用。目前**普遍的ＴＩＭ是由填充导热材料的复合材料组成，但是随着电子产品微型化、集成化的发展，随之而来的对小型、柔初且高效散热ＴＩＭ的需求已经超出了目前ＴＩＭ的能力。因此，人们己经对具有高热导率、高机械性能的石墨烯／聚合物复合材料、石墨烯涂层等热管理材料的开发进行了***的研宄。新型氧化石墨烯材料石墨烯的结构非常稳定，碳碳键(carbon-carbon bond)为1.42。

光－热能量转换是石墨烯相变复合材料目前应用*****的一个领域。杨鸣波教授团队［６３］通过化学气相沉积（ＣＶＤ）制备出了具有互连网络的石墨烯泡沫（ＧＦ），用于制备复合相变材料的三维骨架。研宄发现，这种相变复合材料的热导率比纯相变材料高７４４％，且具有很高的光－热转换效率，表明其在太阳能利用和存储中的巨大潜力。**近，他们团队［６４］通过冷冻铸造法制备了三维石墨烯网络，与聚乙二醇（ＰＥＧ）复合后得到具有出色的形状稳定性以及高储能密度的石墨烯相变复合材料。在１００ｍＷｃｎｒ２的模拟太阳光下照射２０分钟，相变复合材料的温度迅速升高，比较高可达到约７０°Ｃ，而纯ＰＥＧ的温度*为５５．４°Ｃ，无法完成相变过程。关闭模拟光源后，相变复合材料的温度急剧下降，当温度到达结晶点附近时，将出现另一个平台，**着热能的释放过程。实验结果表明，与纯ＰＥＧ相比，石墨烯相变复合材料在光－热能量转换方面表现出更优异的性能，有着更好的应用前景。

虽然石墨烯独特的二维片层结构可以为硫提供大量的附着位点，但多硫化物仍可从这种开放的二维结构的开口端扩散入电解液，石墨烯/硫复合结构所制备的电极仍不可避免的在循环过程中不断损失容量。以氧化石墨烯为硫负载体时，其特点是不但对硫具有物理吸附能力，还因其所含的大量官能基团与硫的化学键合展现出对硫的化学吸附能力，从而可提升复合结构的循环稳定性。氧化石墨烯类材料因其自身含有大量的表面官能基团可对硫形成额外的化学吸附能力，从而改善硫电极的循环性能，但由于氧化石墨烯本身导电能力较差，因此所制备的复合材料往往无法发挥出较高的倍率性能。因此，目前的一个研究方向是通过将石墨烯进行表面化学改性，在引入孔结构或者其他官能团来提升其对硫的物理或化学吸附的同时，不影响石墨烯本体的高导电能力，从而获得在高倍率下仍可稳定循环的锂硫电池。石墨烯极少添加量可改善材料力学性能。

氧化石墨烯一般由石墨经强酸氧化而得。主要有三种制备氧化石墨的方法:Brodie法，Staudenmaier法和Hummers法。其中Hummers法的制备过程的时效性相对较好而且制备过程中也比较安全，是目前**常用的一种。它采用浓硫酸中的高锰酸钾与石墨粉末经氧化反应之后，得到棕色的在边缘有衍生羧酸基及在平面上主要为酚羟基和环氧基团的石墨薄片，此石墨薄片层可以经超声或高剪切剧烈搅拌剥离为氧化石墨烯，并在水中形成稳定、浅棕黄色的单层氧化石墨烯悬浮液。由于共轭网络受到严重的官能化，氧化石墨烯薄片具有绝缘的特质。经还原处理可进行部分还原，得到化学修饰的石墨烯薄片。虽然***得到的石墨烯产物或还原氧化石墨烯都具有较多的缺陷，导致其导电性不如原始的石墨烯，不过这个氧化−剥离−还原的制程可有效地让不可溶的石墨粉末在水中变得可加工，提供制作还原氧化石墨烯的途径。而且其简易的制程及其溶液可加工性，考虑量产的工业制程中，上述工艺已成为制造石墨烯相关材料及组件的极具吸引力的工艺过程。常州第六元素拥有石墨的深度插层和高解离率的制备技术。制备氧化石墨烯改性

高导电石墨烯铜复合材料的电导率可以达到108-118 % IACS，高于单晶铜和银的电导率。常规氧化石墨烯纳米材料

单层石墨烯在室温下的热导率超过５０００Ｗｎｒ１ＩＣ１，因此被作为用于热管理系统中的理想热管理材料。近年来，人们发现取向三维石墨烯网络结构能够为热量传递提供有效路径，因此在散热材料和相变材料领域具有广阔的应用前景。刘忠范院士团队［３９］合成了用作热管理材料的石墨烯气凝胶／十八烷酸相变复合材料，在填充含量为２０ｖｏｌ％时热导率约为２．６３５Ｗｍ－１Ｋ－１，且其垂直分布的石墨烯纳米片提供了更大的光吸收及热交换面积，显著提高了太阳能的光－热转换及存储效率，远远优于其他传统的光－热转换材料。常规氧化石墨烯纳米材料