Hoci sa grafén často nazýva „všeliek“, je nepopierateľné, že má vynikajúce optické, elektrické a mechanické vlastnosti, a preto sa priemysel tak veľmi snaží rozptýliť grafén ako nanoplnivo v polyméroch alebo anorganických matriciach.Hoci nemá legendárny efekt „premeny kameňa na zlato“, môže tiež zlepšiť časť výkonu matrice v určitom rozsahu a rozšíriť rozsah jej použitia.

V súčasnosti možno bežné grafénové kompozitné materiály rozdeliť hlavne na polymérne a keramické.O prvom je viac štúdií.

Epoxidová živica (EP), ako bežne používaná živicová matrica, má vynikajúce adhézne vlastnosti, mechanickú pevnosť, tepelnú odolnosť a dielektrické vlastnosti, ale po vytvrdnutí obsahuje veľké množstvo epoxidových skupín a hustota zosieťovania je príliš vysoká, takže získaný výrobky sú krehké a majú nízku odolnosť proti nárazu, elektrickú a tepelnú vodivosť.Grafén je najtvrdšia látka na svete a má vynikajúcu elektrickú a tepelnú vodivosť.Preto má kompozitný materiál vyrobený zmiešaním grafénu a EP výhody oboch a má dobrú aplikačnú hodnotu.

     Nano grafénmá veľký povrch a disperzia grafénu na molekulárnej úrovni môže tvoriť silné rozhranie s polymérom.Funkčné skupiny, ako sú hydroxylové skupiny a výrobný proces premenia grafén do zvrásneného stavu.Tieto nepravidelnosti nanometrov zvyšujú interakciu medzi grafénovými a polymérnymi reťazcami.Povrch funkcionalizovaného grafénu obsahuje hydroxylové, karboxylové a iné chemické skupiny, ktoré môžu vytvárať silné vodíkové väzby s polárnymi polymérmi, ako je polymetylmetakrylát.Grafén má jedinečnú dvojrozmernú štruktúru a mnoho vynikajúcich vlastností a má veľký aplikačný potenciál pri zlepšovaní tepelných, elektromagnetických a mechanických vlastností EP.

1. Grafén v epoxidových živiciach – zlepšenie elektromagnetických vlastností

Grafén má vynikajúcu elektrickú vodivosť a elektromagnetické vlastnosti a vyznačuje sa nízkou dávkou a vysokou účinnosťou.Je to potenciálny vodivý modifikátor pre epoxidovú živicu EP.Výskumníci zaviedli povrchovo upravený GO do EP tepelnou polymerizáciou in situ.Komplexné vlastnosti zodpovedajúcich GO/EP kompozitov (ako sú mechanické, elektrické a tepelné vlastnosti atď.) sa výrazne zlepšili a elektrická vodivosť sa zvýšila o 6,5 rádu.

Modifikovaný grafén je zmiešaný s epoxidovou živicou, pridaním 2% modifikovaného grafénu sa akumulačný modul epoxidového kompozitného materiálu zvýši o 113%, pridaním 4% sa pevnosť zvýši o 38%.Odolnosť čistej EP živice je 10^17 ohm.cm a po pridaní oxidu grafénu odpor klesne o 6,5 rádu.

2. Aplikácia grafénu v epoxidovej živici – tepelná vodivosť

Pridávanieuhlíkové nanorúrky (CNT)a grafénu k epoxidovej živici, pri pridaní 20 % CNT a 20 % GNP môže tepelná vodivosť kompozitného materiálu dosiahnuť 7,3 W/mK.

3. Aplikácia grafénu v epoxidovej živici – spomaľovač horenia

Pri pridaní 5 % hmotn. organického funkcionalizovaného oxidu grafénu sa hodnota spomaľovača horenia zvýšila o 23,7 % a po pridaní 5 % hmotn. sa zvýšila o 43,9 %.

Grafén sa vyznačuje vynikajúcou tuhosťou, rozmerovou stálosťou a húževnatosťou.Ako modifikátor epoxidovej živice EP môže výrazne zlepšiť mechanické vlastnosti kompozitných materiálov a prekonať veľké množstvo bežných anorganických plnív a nízku účinnosť modifikácie a ďalšie nedostatky.Výskumníci použili chemicky upravené nanokompozity GO/EP.Keď w(GO) = 0,0375 %, pevnosť v tlaku a húževnatosť zodpovedajúcich kompozitov vzrástli o 48,3 % a 1185,2 %.Vedci skúmali modifikačný efekt odolnosti proti únave a húževnatosti systému GO/EP: keď w(GO) = 0,1 %, modul v ťahu kompozitu sa zvýšil asi o 12 %;keď w(GO) = 1,0 %, tuhosť v ohybe a pevnosť kompozitu sa zvýšili o 12 % a 23 %.