石墨烯及石墨烯基复合材料的制备与性能研究

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1、万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得丞洼王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：于席矽签字日期勿／厂年／月≯阳学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解丞洼王些太堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权丞洼王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检

2、索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：-7廊功导师签名．彩签字日期：加／r年／月l,Hl签字日期：伽f婷f月订日万方数据学位论文的主要创新点一、以不同尺寸的石墨为原料制备了不同横向尺寸的氧化石墨烯和还原氧化石墨烯。二、探究了不同横向尺寸对氧化石墨烯薄膜的机械性能和还原氧化石墨烯的电性能影响。三、以安全玻璃夹层材料一聚乙烯醇缩丁醛为基体，制备了石墨烯聚合物复合材料，研究了石墨烯的片层尺寸

3、大小和含量对复合材料物理力学性能的影响。万方数据摘要石墨烯在电子器件、聚合物材料增强等方面都具有非常广泛的应用前景，经过近些年科学家们的共同努力，石墨烯的研究获得了很大进展，但石墨烯仍有部分内容尚未被研究透彻，使其还无法在短时间内得到实际应用。石墨烯片层尺寸方面的研究更是鲜有报道，本文着重研究了石墨烯片层尺寸对石墨烯基材料的结构和物理力学性能的影响。本论文制备了不同片层尺寸的石墨烯材料，通过改变石墨烯的片层尺寸大小和含量，进一步制备出不同尺寸石墨烯薄膜和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)／石墨烯复合材料。利用扫描电子显微镜(S

4、EM)、透射电子显微镜(ⅡM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、电导率测试仪和拉伸试验机(TST)对其结构和物理力学性能进行了表征。结果表明，成功制备了不同尺寸的氧化石墨烯(GO)和还原氧化石墨烯(RGO)。大尺寸和纳米尺寸的RGO电导率最大，分别达到867S·m_1和927S·m-1。随着片层尺寸的减小，氧化石墨烯薄膜拉伸强度和拉伸模量增大。但纳米尺寸氧化石墨烯薄膜拉伸模量会出现大幅减小。在0．1wt．％相同添加量下，PVB／GO和PVB／RGO复合材料的拉伸强度和

5、拉伸模量得到最大提高(拉伸强度达到53MPa和52MPa，拉伸模量达到1580MPa和1624MPa)，与纯聚乙烯醇缩丁醛薄膜相比拉伸强度分别增加了31％和29％，拉伸模量增加了20％和24％。此外，随着片层尺寸的减小，PVB／GO和PVB／RGO复合材料的断裂伸长率均减小，而拉伸强度和拉伸模量增大。关键词：石墨烯，横向尺寸，薄膜，聚乙烯醇缩丁醛复合薄膜，性能影响万方数据ABSTRACTGraphenehasverybroadapplicationprospectsinelectronicdevicesandpoly

6、mermaterialsimprovement．Theperformanceofvariousgraphenemacroscopicmaterialsandgraphene-basedcompositematerialshavebeeninvestigated，however，littleinformationisavailabledescribinghowvaryingthelateralsizesofgraphenebyitselfandincompositeaffectsmaterialproperties．I

7、nthisstudy,GOandRGOwithdifferentlateralsizeswerefabricated．GOfilmsandpoly(vinylbutyral)compositeswithgraphenefillerswerefabricatedusingvacHumfiltrationandasolventevaporationprocess．Theelectricalandmechanicalpropertiesofthesematerialswereinvestigated．Graphenefil

8、mswithdifferentlateralsizesandpoly(vinylbutyral)(PVB)／graphenecompositeswerefabricated．Themorphologicalstructureandmechanicalpropertieswerecharacterizedusingscanningelectron