石墨烯基智能材料的制備及應(yīng)用研究.pdf

1、1.噴墨打印氧化石墨烯導(dǎo)電墨水制備電子電路及電化學(xué)傳感器。在這部分工作中，我們以單層氧化石墨烯（single-layered graphene oxide，GO）和寡層氧化石墨烯（few-layered graphene oxide，F(xiàn)GO）為原料，通過一系列簡單的操作，制備出了基于石墨烯材料的導(dǎo)電墨水，并通過普通辦公室噴墨打印機(jī)將該墨水打印到諸如紙張，聚對苯二甲酸乙二醇酯(poly(ethylene terephthalate)，PE

2、T)和聚酰亞胺(polyimide，PI)等柔性基底上，然后通過簡單的還原處理，得到了各種導(dǎo)電圖案，圖案的導(dǎo)電性在經(jīng)過數(shù)百次彎折后，仍然保持不變，而且通過改變制備墨水所用的原料或重復(fù)打印的次數(shù)，可以可控的調(diào)節(jié)打印圖案的導(dǎo)電性?；谶@些研究，我們利用噴墨打印的方法，以氧化石墨烯為原料制備出了柔性的電子線路和柔性化學(xué)傳感器。隨后，我們用打印制備的電子線路與電池、LED組裝成電子回路，在施加3V的電壓時，LED發(fā)光，且當(dāng)打印回路彎折時，LED

3、亮度不變。同時，我們還用打印出的圖形取代玻碳電極，在其表面負(fù)載上還原氧化石墨烯—二茂鐵加和物制成化學(xué)傳感器，在較低的電化學(xué)窗下實(shí)現(xiàn)了對雙氧水的檢測。這些結(jié)果證明了通過噴墨打印方法大規(guī)模制備基于石墨烯的電子器件的可行性，同時也為大規(guī)模制備諸如陣列式等精細(xì)石墨烯智能材料提供了指導(dǎo)作用。
　　2.基于還原氧化石墨烯的自修復(fù)材料的研究。在這部分工作中，我們首先利用水合肼還原的還原氧化石墨烯(reduced graphene oxide，R

4、GO)作為納米添加劑，并選擇廣泛使用的熱塑性聚氨酯(thermoplastic polyurethane，TPU)作為聚合物基體來制備自修復(fù)材料。由于1）石墨烯自身具有優(yōu)異的力學(xué)性能;2)溶液還原法制備的RGO可在聚氨酯基體中均勻分散，3）還原后的氧化石墨烯因具有大的共軛π鍵，故對紅外光以及電磁波有很強(qiáng)的吸收，因此聚氨酯基體材料在添加一定量的還原氧化石墨烯后，不僅力學(xué)性能得到提升，而且可以在紅外光和電磁波的刺激作用下實(shí)現(xiàn)自修復(fù)，且能獲得

5、極好的修復(fù)性能。隨后，我們進(jìn)一步研究了氧化石墨烯的尺寸對材料自修復(fù)性能的影響，發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯原料的尺寸越大，獲得最佳修復(fù)效率時所需的紅外光和電磁波刺激時間越短。這些研究結(jié)果為基于石墨烯的自修復(fù)智能材料提供了許多極為有用的信息，將對石墨烯基自修復(fù)材料的發(fā)展產(chǎn)生巨大影響。
　　3.可多渠道重復(fù)修復(fù)的力學(xué)性能增強(qiáng)型寡層石墨烯（few-layered graphene，F(xiàn)G）—聚氨酯復(fù)合材料的自修復(fù)性能研究。在這部分工作中，我們直接采用大

6、π共軛結(jié)構(gòu)更為完整的電弧法合成的FG作為納米添加劑，采用簡單的溶液共混方法，將其均勻的添加到TPU基體中。由于FG與高分子材料相容性較好，且具有優(yōu)異的力學(xué)性能，較高的導(dǎo)電性，同時對紅外光、電磁波也有極佳的吸收能力，故而制備出的寡層石墨烯—熱塑性聚氨酯（few-layered graphene口thermoplastic polyurethane，F(xiàn)G-TPU）復(fù)合材料相較于純的TPU材料而言，不僅在力學(xué)性能上得到了較大的提高，同時可在紅