石墨烯赋予聚合物材料优异的导电性，制备聚合物/石墨烯导电塑料是近年来聚合物领域的研究热点。

为了有效地提升石墨烯纳米复合材料的导电性，有效地使石墨烯分散在聚合物基体中是该领域的关键科学问题。不过，大量的研究表明，石墨烯在大多数聚合物体系中表现出较差的分散性。

宁波材料所高分子事业部郑文革团队的研究人员采用长时间熔融加工的简单方式，使聚苯乙烯分子链与石墨烯表面原位形成π-π相互作用，制备了聚苯乙烯功能化的石墨烯。TEM研究发现，聚苯乙烯大分子均匀的分散在石墨烯的表面。进一步的研究表明，功能化石墨烯在聚苯乙烯基体中表现出优异的分散性。导电测试表明，含量为3wt％的功能化石墨烯的聚苯乙烯纳米复合材料的电导率为0.9 S/m，远高于相同条件下的非功能化石墨烯的电导率0.06 S/m。相关结果发表在ACS Appl. Mater. Interfaces2011, 3, 3103-3109.

 

石墨烯和功能化石墨烯的电镜照片，石墨烯、功能化石墨烯在聚苯乙烯基体中的分散程度表征

 

课题组研究人员发现，采用低温膨胀制备的石墨烯因具有大量含氧基体，它在聚酯中表现出较好的分散性。研究人员对比了PET/石墨烯纳米复合材料和PET/石墨复合材料的导电性，发现石墨烯纳米复合材料具有很低的渗滤域值，在仅仅添加添加3.0 vol%的石墨烯情况下，可使聚合物由绝缘体变为导体，导电率达到了2.11 S/m。

相关研究成果发表在Polymer 2010, 51, 1191-1196。论文发表后得到研究者的广泛关注，目前，该论文已被引用24次。

 

石墨烯在PET中的分散情况；PET/石墨烯和PET/石墨复合材料的导电性

 

大量的研究发现，石墨烯的引入往往导致聚合物变脆。制备轻质、韧性导电塑料是高分子事业部科研人员的一个研究方向。采用超临界二氧化碳流体受限发泡技术，研究团队成功制备了膨胀程度可控的PMMA/石墨烯微发泡纳米复合材料。聚合物微发泡技术在聚合物基体中引入大量泡孔结构，而石墨烯仅分布在聚合物的基体中。受限发泡技术使石墨烯在局部空间富集，这使聚合物微发泡材料在仅含有1.6 vol%的石墨烯含量下，其电导率即可达到1 S/m。同时，研究发现，泡孔的存在提高了材料的韧性。进一步的研究发现，石墨烯的引入赋予微发泡材料优异的电磁屏蔽性能，相关研究成果发表在ACS Appl. Mater. Interfaces 2011, 3, 918-924.

 

PMMA/石墨烯纳米复合材料和微发泡材料的导电性能和电磁屏蔽性能

 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　   

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  （高分子事业部）