石墨烯/玻璃塊體復合材料的制備及性能

周文濤，李建林

(海南大學材料科學與工程學院，海口 570228)

0 引 言

石墨烯是碳原子以sp2鍵合呈蜂窩狀排列的二維結構，具有較大的比表面積(理論值為2 630 m2·g-1)，高的斷裂強度(125 GPa)和優異的電荷載流子遷移率(2×105cm2·V-1·s-1)[1]。優良的電荷載流子遷移率和良好的機械強度在復合材料中是非常重要的性能[2]。

近年來，一些研究表明，通過使用相對較低含量的石墨烯納米片作為填充劑，可以顯著改善陶瓷復合材料的機械和電氣性能[3]。以往研究了石墨烯/Al2O3塊狀復合材料[4]，結果表明，石墨烯納米片均勻分散在陶瓷基體中，電導率可以達到5 709 S/m，斷裂韌性也可以提高53%。但是，陶瓷復合材料制備較為困難。鈉鈣硅玻璃具有成本低、成型性好、光學和機械性能優異等優點，因此在許多領域得到了廣泛的應用[5]。因此，石墨烯/鈉鈣硅玻璃是值得詳細研究的重要材料。目前為止沒有關于使用石墨烯作為添加劑來改善鈉鈣硅(Soda Lime Silica,SLS)玻璃性能的報道。

在這項研究中，首先制備了氧化石墨烯/鈉鈣硅玻璃復合粉體，將復合顆粒真空熱壓燒結獲得了致密的還原氧化石墨烯/鈉鈣硅(rGO/SLS)玻璃塊體復合材料,對所制備的塊體復合材料的結構和機械性能進行了初步研究。

1 實 驗

1.1 實驗原料

GO購自南京先豐材料技術有限公司。無水乙醇購自西隴科技有限公司。3-氨丙基三乙氧基硅烷和六方氮化硼(純度為質量分數99.9%，粉末尺寸為1～2 μm)購自上海麥克林生物化學有限公司。鈉鈣硅載玻片購自中國江蘇飛州玻璃塑料有限公司，其能量色散X射線熒光(EDXRF)光譜儀結果列于表1。……