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一种银纳米粒子负载的石墨烯基环氧树脂复合材料的制备方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-12-30 15:22:26

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 田宜忠 | 2022-12-30 15:22:26

一种银纳米粒子负载的石墨烯基环氧树脂复合材料的制备方法,包括以下步骤:1)氧化石墨烯的制备:使用天然鳞片石墨为原料制备出单层的氧化石墨烯材料;2)物料准备:以质量份计,取以下物料:氧化石墨烯 1份;硝酸银 1份;还原剂 0.4份;环氧树脂 1500份;固化剂 200份;去离子水若干;3)银纳米粒子负载的石墨烯材料的制备:

本发明涉及复合材料制备领域,公开了一种银纳米粒子负载的石墨烯基环氧树脂复合材料的制备方法,包括步骤:1)氧化石墨烯的制备;2)物料准备;3)银纳米粒子负载的石墨烯材料的制备:4)载银石墨烯环氧树脂复合材料的制备,本发明采用天然鳞片石墨为原料制备出单层的氧化石墨烯,然后通过原位还原法将银纳米粒子负载到石墨烯材料上,并通过硼氢化钠等还原剂和进一步的热还原移除石墨烯上含氧基团,修复其共扼结构,调控还原程度得到不同电导率和耐热性能的载银石墨烯复合材料,载银石墨烯与环氧树脂复合后生成的复合材料结合了三者的性能优势,使其同时具备优异的热学、力学性能以及良好的导电性能。

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。它是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一个碳原子厚度的二维材料。作为一种由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体,它是目前进入应用领域中最薄的材料和最强韧的材料,断裂强度比钢材还要高200倍,还有很好的弹性,拉伸幅度能达到自身尺寸的20%;同时石墨烯具有巨大的理论比表面积,物理化学性质稳定还具有优异的导电性,可以降低内阻。正是由于石墨烯具有上述诸多的优异物理化学性质,其在储能材料,环境工程,灵敏传感方面被广泛应用,被称为“黑金”或是“新材料之王”。但是目前,高质量的石墨烯产量有限,而且高质量的石墨烯成本较高,所以可以通过石墨烯与其他材料复合来增加其在新能源、电子、新材料等方面的应用前景。

荆楚理工学院(Jingchu University of Technology)简称“荆楚理工”,位于湖北省荆门市,学院于2007年3月经教育部批准由初创于1956年的沙洋师范高等专科学校和始建于1984年的荆门职业技术学院合并组建而成, [2] 是一所省属公办全日制普通本科高等学校,为湖北省首批地方本科院校转型发展试点学校、“湖北省2011计划”首批牵头高校,“实行“省市(荆门)共建、以省为主”的管理体制。 截至2022年3月,学院占地面积2400余亩,校舍建筑面积35.87余万平方米;设有16个教学学院(部),开设本科专业43个,专科专业15个,涵盖理、工、农、医、文、教、管、艺等8大学科门类;在编教职工1134人,有教授、副教授等高级职称人员342人,博士、硕士678人。享受国务院及湖北省政府特殊津贴的专家4人;有全日制普通在校生19615人,其中本科生13998人。

与现有技术相比,本发明的优点在于:

1、本发明通过原位还原法将银纳米粒子负载到石墨烯材料上,在与环氧树脂材复合前先对其进行载银修饰,使得石墨烯所负载的银纳米粒子可有效减小石墨烯片层之间的相互作用,阻止石墨烯的重新团聚,使单原子层石墨烯的独特性质得以保留,提高了材料的稳定性。

2、本发明通过硼氢化钠等还原剂和进一步的热还原移除石墨烯上含氧基团,修复其共轭结构,调控还原程度得到不同导电率和耐热性能的石墨烯复合材料。

3、本发明将石墨烯、环氧树脂和银纳米粒子三者的性能优势结合在一起,充分发挥其协同效应,使得得到的复合材料同时具有优异的热学和力学性能的同时具备良好的导电性,提供了将多种材料的性能优势结合在一起的设计思路,为多尺度设计和开发高性能、多功能的复合材料提供了理论和实践依据。

4、本发明全程使用溶液加工等常规处理方法,不仅工艺简单而且可以减少无机材料的消耗,降低成本,所涉及的材料具有绿色环保,可以保护环境,节约能源,非常利于工业化量产,具有很大的经济价值。

本专利成果采用技术转让,技术入股,技术合作等成果转化方式,希望进一步实现该专利的有益效果,有兴趣皆可面议。