若干高性能高分子材料研究進展

謝續明，楊 睿

（清華大學化工系，先進材料教育部重點實驗室，北京100084）

0 引 言

聚合物材料由于具有密度小和加工性好的特點，無論在工業界還是人們的生活中，隨處都可見到這種材料的使用。從所用材料的體積上看，聚合物材料無疑已經成為當今使用量最多和應用最廣泛的材料。納米材料，尤其是二維納米材料，由于其特殊的光學、電學、熱學、力學等性能，在過去的十多年中得到了飛速發展。隨著納米器件的高性能化和多功能化，開發綜合性能優異、新的納米及其復合材料成為當前研究的熱點。石墨烯是由sp2雜化的碳原子組成的具有共軛電子結構的二維材料［1-3］，它的厚度只有0.335nm，是目前發現的最薄的片層材料［4］；且其具有極其優異的力學性能，抗拉強度為130GPa，彈性模量高達1TPa［5］。不僅如此，石墨烯還具有非常高的電導率（6 000S·cm-1）、熱導率（5 000W·m-1·K-1）和極大的比表面積（2 600m2·g-1）［6-10］，這些均為制備高性能的功能化納米復合材料提供了基礎。

自從粘土／聚合物納米復合材料被報道以來［11-13］，納米復合材料就以其優異的力學性能成為科學界和工業界競相研究的對象［14-15］。隨著碳納米材料的發現，碳納米材料／聚合物復合體系也得到廣泛而深入的研究。目前，石墨烯已被成功地引入聚合物基體中，如環氧樹脂［16-19］、酚醛樹脂［20-22］、聚氨酯（PU） 、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） 、聚烯烴［29-30］、聚苯乙烯（PS）［31-33］、尼龍（PA）［34-36］等，從而制備出大量的高性能石墨烯／聚合物納米復合材料。

與其它復合體系一樣，石墨烯和聚合物基體之間的相互作用和相容性是實現聚合物基納米復合材料高性能的關鍵。……