《矽烷化石墨烯的製備及其與聚矽氧烷的相容性研究》是依託華南理工大學，由馬文石擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：矽烷化石墨烯的製備及其與聚矽氧烷的相容性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：馬文石
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
石墨烯是單原子厚度的二維碳原子晶體，既不親水，也不親油，極易團聚，不利於石墨烯的研究與套用。本項目以矽烷作為功能化試劑，通過對石墨烯矽烷功能化，改變石墨烯既不親水，也不親油，加工困難的狀況；通過矽烷功能化試劑的種類及其配比、反應溫度、反應時間、催化劑的種類和用量等工藝條件的改變，展開矽烷化石墨烯的結構與性能關係研究，以求獲得矽烷化石墨烯結構、性能與製備工藝條件之間的規律。通過探討石墨烯、不同結構與性能的矽烷化石墨烯表面對聚矽氧烷的吸附均勻性、吸附層厚度，以及（矽烷化）石墨烯與聚矽氧烷複合體系的玻璃化轉變溫度變化、界面相容性和力學性能的研究，對探索石墨烯、矽烷化石墨烯與聚矽氧烷分子鏈的結合方式、作用機理，闡述並解決石墨烯與聚矽氧烷之間的界面相容性問題，具有重要意義。成果可望套用於石墨烯器件的聚矽氧烷封裝，或者為製備高導電、高導熱、高耐老化的新型石墨烯/聚矽氧烷複合功能材料提供新的方法。
結題摘要
石墨烯是一種單原子厚度的二維蜂窩狀結構的碳原子晶體，具有優異的機械、導熱、導電、高強度等性能。然而，其表面呈化學惰性，既不親水，也不親油，超高的比表面積和易團聚，使得石墨烯與其他介質相容性較差，阻礙了它的研究與套用。針對這些問題，本項目利用氧化石墨烯的可反應性，選擇合適的矽烷功能化試劑和其他功能性試劑對其進行石墨烯功能化研究。通過對功能化試劑的種類及其配比、反應溫度、反應時間、催化劑的種類和用量等工藝條件篩選出了功能化試劑改性石墨烯的最優條件，並運用現代的分析測試技術對功能化石墨烯的結構和性能進行較為系統的分析研究，獲得了功能化石墨烯結構、性能與製備工藝之間的一些基本規律。同時，本項目中還研究了將功能化的石墨烯分散到聚矽氧烷等聚合物中，製備了功能化石墨烯基的聚合物複合材料。通過探討石墨烯、功能化石墨烯表面與聚矽氧烷等聚合物的吸附性、界面相容性，研究了他們之間分子鏈的結合方式、作用機理，闡述並解決了石墨烯與聚矽氧烷等聚合物之間的界面相容性問題。本項目中還研究了功能化石墨烯基的聚矽氧烷等複合材料的機械和熱力學性能、導電性能，發現功能化石墨烯作為填料，以極少量的加入到聚合物中就可較大程度的提高複合材料的拉伸強度、楊氏模量、熱穩定性以及導熱率和導電率；同時還發現石墨烯材料在複合膜材料中表現出了較好的紫外線禁止效應。這些研究成果為功能化石墨烯的製備及其複合材料在電子元器件領域中導熱、導電、抗靜電、封裝等領域的套用提供了堅實的技術基礎。本項目在研究過程中，曾先後邀請了美國密西根大學安娜堡分校化學系ZHAN CHEN教授和美國康涅迪格大學化學系LUYI SUN副教授來校交流了有機矽聚合物表面與界面化學官能團取向分布研究方法與聚合物共混製備新工藝與界面研究新進展的技術，培養研究生7名，在Journal of Materials Science，Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, Colloid and Polymer Science, 化學學報，無機化學學報等刊物上發表學術論文23篇，其中SCI收錄論文13篇，EI收錄論文7篇；申請國家發明專利2件；經費使用合理，圓滿完成了預定計畫。
