石墨烯納米復合材料

第1章石墨烯001
1.1概述001
1.2石墨烯的結構和基本性質004
1.2.1石墨烯的結構004
1.2.2石墨烯的物理性質006
1.2.3石墨烯的化學性質008
1.3石墨烯的制備008
1.3.1剝離法008
1.3.2外延生長法009
1.3.3化學氣相沉積法011
1.3.4氧化還原法013
1.4石墨烯的表征015
1.4.1拉曼光譜術015
1.4.2電子顯微術、電子衍射花樣和電子能量損失譜023
1.4.3原子力顯微術和掃描隧道顯微術026
1.4.4光學顯微術029
1.4.5成分分析030
參考文獻034
第2章氧化石墨烯和功能化石墨烯040
2.1概述040
2.2氧化石墨烯040
2.2.1氧化石墨烯的制備041
2.2.2氧化石墨烯的表征042
2.2.3氧化石墨烯的性質048
2.3功能化石墨烯051
2.3.1共價鍵功能化051
2.3.2非共價鍵功能化057
2.3.3無機納米顆粒功能化059
2.3.4納米碳功能化060
2.3.5功能化石墨烯的表征067
參考文獻082
第3章石墨烯/聚合物納米復合材料的制備與表征087
3.1概述087
3.2熔融共混法089
3.2.1概述089
3.2.2典型流程和增容劑的作用090
3.2.3橡膠基納米復合材料092
3.3溶液共混法101
3.3.1概述101
3.3.2溶液共混102
3.3.3膠乳共混107
3.3.4功能化石墨烯的使用108
3.4原位聚合法110
3.4.1概述110
3.4.2環(huán)氧樹脂基納米復合材料111
3.4.3聚氨酯基納米復合材料112
3.4.4聚酰胺6基納米復合材料116
3.4.5聚苯乙烯基納米復合材料121
3.4.6聚甲基丙烯酸甲酯基納米復合材料124
參考文獻128
第4章石墨烯/聚合物納米復合材料的力學性能133
4.1概述133
4.2拉伸力學性能134
4.2.1拉伸力學性能的表征134
4.2.2應力-應變曲線134
4.2.3石墨烯片大小對復合材料力學性能的影響139
4.2.4石墨烯片取向對復合材料力學性能的影響141
4.3力學性能的理論預測147
4.3.1Halpin-Tsai模型147
4.3.2均勻應力-均勻應變模型150
4.3.3Mori-Tanaka模型150
4.4動態(tài)力學性能151
4.5抗壓曲性能153
4.6斷裂韌性155
4.6.1韌性的定量描述155
4.6.2環(huán)氧樹脂基納米復合材料157
4.6.3聚酰胺基納米復合材料161
4.6.4石墨烯/碳納米管/PVA納米復合材料163
4.6.5高強度、高韌性納米復合材料164
4.7增韌機制167
4.7.1裂紋轉向167
4.7.2裂紋釘扎168
4.7.3脫結合和拉出169
4.7.4裂紋搭橋172
4.7.5微開裂和塑性區(qū)分支174
4.7.6裂紋尖端的鈍化174
4.7.7斷裂機制的表征174
4.8疲勞阻抗176
4.8.1疲勞阻抗的表征176
4.8.2環(huán)氧樹脂基納米復合材料的抗疲勞性能177
4.9抗磨損性能178
參考文獻180
第5章石墨烯/聚合物納米復合材料的界面行為185
5.1概述185
5.2界面行為的表征技術186
5.2.1界面微結構的表征技術186
5.2.2界面力學行為的表征技術191
5.3石墨烯的拉曼峰行為對應變的響應198
5.3.1實驗方法198
5.3.2峰頻移與應變的函數(shù)關系199
5.4界面應力傳遞202
5.4.1Cox模型剪切-滯后理論的有效性202
5.4.2應變分布和界面剪切應力203
5.4.3最佳石墨烯尺寸206
5.4.4應變圖206
5.4.5壓縮負荷下的界面應力傳遞207
5.4.6最佳石墨烯片層數(shù)209
5.5PDMS基納米復合材料的界面應力傳遞215
5.6氧化石墨烯納米復合材料的界面應力傳遞218
參考文獻220
第6章石墨烯/聚合物納米復合材料的物理性質224
6.1熱學性質224
6.1.1導熱性質224
6.1.2熱穩(wěn)定性230
6.1.3尺寸穩(wěn)定性240
6.1.4阻燃性240
6.2電學性質247
6.2.1導電性質247
6.2.2介電性質262
6.3屏蔽性質264
6.3.1氣體屏蔽265
6.3.2液體屏蔽271
6.3.3電磁屏蔽271
參考文獻271
第7章石墨烯基柔性可穿戴材料277
7.1引言277
7.2柔性傳感器277
7.2.1測量原理及傳感器形式277
7.2.2柔性傳感器結構組成278
7.2.3柔性電子應變傳感器的傳感機制280
7.3石墨烯膜柔性材料的制備方法281
7.3.1石墨烯溶液成膜282
7.3.2CVD法成膜284
7.4石墨烯纖維285
7.4.1石墨烯纖維制備286
7.4.2石墨烯纖維的性能291
7.5應用297
7.5.1觸覺傳感297
7.5.2電子皮膚及人造肌肉298
7.5.3人體健康監(jiān)測和醫(yī)療302
7.5.4表情識別304
7.5.5語音識別304
7.5.6智能服裝306
參考文獻310
第8章陶瓷基和金屬基納米復合材料315
8.1概述315
8.2石墨烯在陶瓷基體中的分散316
8.2.1分散劑及其作用316
8.2.2超聲波分散317
8.2.3球磨分散319
8.2.4攪拌分散322
8.3石墨烯/陶瓷復合材料粉體的制備方法323
8.3.1粉末工藝323
8.3.2膠體工藝326
8.3.3溶膠-凝膠工藝326
8.3.4聚合物衍生陶瓷328
8.3.5分子層級混合330
8.4石墨烯/陶瓷復合材料的燒結332
8.4.1概述332
8.4.2放電等離子體燒結332
8.4.3高頻感應加熱燒結336
8.4.4快速燒結337
8.5幾種典型的制備方法337
8.6石墨烯/陶瓷復合材料的力學性能339
8.6.1概述339
8.6.2斷裂韌性的表征方法341
8.6.3斷裂韌性和增韌機制343
8.6.4摩擦行為354
8.7石墨烯/陶瓷復合材料的電學性質358
8.8金屬基復合材料360
8.8.1概述360
8.8.2石墨烯/銅復合材料361
8.8.3石墨烯/鋁復合材料364
8.9微觀結構的表征方法368
8.9.1SEM368
8.9.2TEM370
8.9.3拉曼光譜術372
參考文獻375