石墨烯改性聚脲复合材料的制备与性能提升

本文主要探讨了聚脲/氧化石墨烯复合材料的制备方法及其性能特性。首先，研究者胡人皓、杨晋涛、陈枫和钟明强利用Hummers法制备氧化石墨烯（GO），这是一种通过氧化天然石墨来制备二维碳纳米片的方法，它保留了石墨的基本结构，但增加了更多的功能化表面官能团。这种方法确保了氧化石墨烯具有优异的电导性和化学稳定性。 接着，通过与异氰酸苯酯的有机化学反应，对氧化石墨烯进行了改性，使其能在极性溶剂二甲基甲酰胺（DMF）中实现更好的溶解和分散。这种改性使得石墨烯能够在聚脲材料的合成过程中被均匀地引入，形成复合材料。这一步骤对于增强材料的均匀性和相容性至关重要。 研究人员通过红外光谱和透射电镜等技术对原始和改性的氧化石墨烯进行了表征，确认了氧化石墨烯在改性后的单片形态，并且在DMF中的分散效果得到了证实。这表明改性后的氧化石墨烯（iGO）具有更好的溶解度和分散性。 进一步的微观观察通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）揭示了复合材料的微观结构，显示出改性后的石墨烯片层均匀分布在聚脲基体中，这种均匀分布显著提升了复合材料的性能。具体来说，它提高了聚合物基体的玻璃化转变温度，这意味着材料在高温下仍能保持其形状和结构稳定性；同时，耐热性能的提升意味着材料在加热时能更好地抵抗热分解；力学性能的增强则意味着复合材料具有更强的抗拉伸、压缩和剪切能力。 这篇首发论文介绍了聚脲/氧化石墨烯复合材料的独特制备方法和性能优化，展示了氧化石墨烯作为一种高性能增强剂在改善聚脲材料性能方面的潜力，为高性能复合材料的设计和应用提供了新的思路和技术路线。这项研究对于推动石墨烯在工业领域的实际应用，如隔热材料、复合结构材料和功能涂层等领域具有重要意义。