矛_烯复合材料在?sh)容器中的研I进?/span>
2016-9-8 来源:中国聚合物网 点击?/span>
关键词：(x)复合材料 研究
_素广泛存在于自然界，除了(jin)最Zh们所熟知的石墨和金刚矛_Q?985q发现的富勒烯和1991q发现的纳c管扩大?jin)碳材料的家族。也使h们对_素的多样性有?jin)更深刻的认识。同Ӟ富勒烯和纳c管所引发的纳c科技对hcȝ的发展在未来有着极其重大的意义。作为碳材料中最新的一员—石墨烯是拥有sp2杂化轨道的二l碳原子晶体Q由英国曼彻斯特大学的Geim{于2004q发玎ͼq能E_存在Q这是目前世界上最薄的材料—单原子厚度的材料。石墨烯不仅有优异的?sh)学性能(室温下电(sh)子迁Uȝ可达200000cm2V-1s-1)Q质量轻Q导热性好(5000Wm-1K-1)Q比表面U大(2630m2g-1)Q它的杨氏模?1100GPa)和断裂强?125GPa)也可与碳U米相媲美Q而且q具有一些独特的性能Q如量子霍尔效应、量子隧I效应等。由于以上独特的U米l构和优异的性能Q石墨烯可应用于许多的先q材料与器g中，如薄膜材料、储能材料、液晶材料、机械谐振器{。石墨烯是单层石墨，原料易得Q所以h(hun)g宜，不像纳c管那样h昂贵Q因此石墨烯有望代替纳c管成ؓ(f)聚合物基纳c_合材料的优质填料。在矛_烯诸多性质中，其中比表面积高和导电(sh)性好Q最重要的是矛_烯本w的?sh)容?1μF/cm2Q达C(jin)所有碳基双?sh)层电(sh)容器的上限Q这比其他碳材料都要高，是制造超U电(sh)容器的理x(chng)料?br />
?sh)容?Supercapacitors)Q也叫电(sh)化学?sh)容?Electrochemical capacitors)是一U能量密度和功率密度介于传统?sh)容器和甉|之间的新型储能器Ӟ?sh)容器兼兯甉|和传l电(sh)容器的优点，如能量密度高、功率密度高、可快速充攄(sh)、@环寿命长、具有瞬时大甉|攄(sh)?qing)对环境无污染等?gu)，是近十年来发展v来的新型储能、节能设备?br />
׃矛_烯是理想的超U电(sh)容器填充材料Q所以将其与其他材料复合来制备超U电(sh)容器材料备受大家x(chng)?br />
复合材料主要有两c，W一U是矛_烯与高分子导甉|料复合，其中研究最多的是石墨烯与聚苯胺复合材料。第二种是石墨烯与金属氧化物复合Q其中研I最多的是石墨烯与二氧化锰复合材料。本文主要就q两U复合材料的研究做一单综q?br />
矛_烯与聚苯胺复合材料在?sh)容器材料方面应用，除?jin)前面提到的石墨烯的特D性能外，q有是聚苯胺具有高?sh)导率、易于合成、单体成本低{优炏VZhao{在酸性条件下利用原位聚合法制备了(jin)聚苯?矛_烯复合材料，发现聚苯胺均匀吔R在石墨烯的表面，或者均匀分散于石墨烯片层之间Q在甉|密度?.1A/gӞ比电(sh)定w?80F/gQƈ且具有良好的循环性?br />
Li{在矛_烯片上进行原位阳极电(sh)聚合生成聚苯胺，得到的复合材料抗张强度达?2.6MPaQ有高而稳定的?sh)化学?sh)?重量比容?33F/gQ体U比容ؓ(f)135F/cm3)Q超q其他许多现在可用的_柔性电(sh)极，因此在柔性超U电(sh)容器斚w有很大前景?br />
Shi{首先将化学Ҏ(gu)的矛_烯与聚苯胺纤l配成稳定合液Q然后通过真空qo(h)得到矛_?聚苯胺纤l薄膜复合材料，在这些薄膜中聚苯胺纤l均匀分散在石墨烯夹层之间Q复合材料有E_的机械性能和高的柔韧性，能够弯曲很大的角度得到想要的形状Q当Ҏ(gu)石墨烯的含量ؓ(f)44%时电(sh)Ҏ(gu)大，?10F/g?br />
Yan{报道了(jin)通过一U简单快速的溶液混合Q原位聚合的Ҏ(gu)获得?jin)聚苯胺与石墨烯的复合纸Q这U复合材料有很好的电(sh)学性质Q值得一提的是这个复合纸在生物领域有着潜在的应用h(hun)倹{Wei{将官能化的矛_烯和聚苯胺纳c颗_复合得?046F/g的电(sh)容，q几乎是U聚苯胺材料?倍?br />
W二U是矛_烯与金属氧化物复合，其中研究最多的是石墨烯与二氧化锰的复合材料。Wei{将高锰酔R与石墨烯混合Q利用微波辐的Ҏ(gu)高锰酸钾还原成二氧化锰Q还原成的二氧化锰沉U在矛_烯表面，q样的复合材料做x(chng)Q活性炭做阴极得到电(sh)容ؓ(f)114F/gQ?br />
循环ơ数可达?000ơ得?sh)容器。Yang{通过自组装的Ҏ(gu)得到多层聚二烯丙Z甲基氯化铉|性的墨烯矛_二氧化锰的复合材料具有较高的?sh)容和较高的循环ơ数?br />
lg所qͼ随着C会(x)不断地进步，资源不断地消耗，l济不断地发展，矛_烯复合材料必在未来的电(sh)子领域发挥极光要的作用?
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