石墨烯的分散性及石墨烯水泥基复合材料的研究进展.pdf

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1、2016年第12期(总第326期)Number12in2016(TotalNo．326)混凝土Concrete原材料及辅助物料MATERJALANDADMINICLEdoi：10．3969／j．issn．1002—3550．2016．12．018石墨烯的分散性及石墨烯水泥基复合材料的研究进展王宝民，姜瑞双。赵汝英(大连理工大学土木工程学院，辽宁大连116024)摘要：石墨烯是一种新型二维碳纳米材料，具有优越的力学、热学和电学性能，是综合性能最好的纳米材料。石墨烯水泥基复合材料预期具备优异的强度、韧性、耐久性及导电等性能。

2、结合石墨烯的特性，综述了石墨烯在水性溶液中的分散性及其在水泥基复合材料中的应用研究进展，同时分析了当前研究中存在的问题和不足，为进一步开展石墨烯水泥基复合材料的研究提供参考。关键词：石墨烯；分散性；水泥基复合材料；存在问题；应用中图分类号：TU528．04文献标志码：A文章编号：1002—3550(2016)12—0068—05Researchprogressofthedispersibilityofgrapheneandgraphenecement-basedcomposRematerialsWANGBaomin，JI

3、ANGRuishuang，ZHAORuying(FacultyofInfrastructureEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian116024，Chma)Abstract：Grapheneisanewtwodimensioncarbonnano-materialwimbestcomprehensiveproperties．Itsextraordinarymechanical．thermalandelectricalpropertiesmakegraphenecem

4、ent-basedcompositematerialsexhibitexcellentstrength，toughnessandconductivityperformanceandSOon．BasedOnthepropertiesofgraphene，itsummarizedtheresearchprogressofthedispersionofgrapheneandgraphenecementbasedcompositematerials，analyzedtheexistingproblemsinthecurrents

5、tudy，andlaidthefotmdationforfurtherre—searchandapplicationofgraphenecement—basedcomposites．Keywords：graphene；dispersibility；cement-basedcompositematerials；existingproblems；application0引言石墨烯(graphene，以下简称GP)是一种具有sp2杂化结构的二维碳纳米材料。石墨烯按碳原子层数的不同可以分为单层石墨烯(Graphene)、双层石墨

6、烯(Double．1ayergraphene)和少层石墨烯(Multi．1ayergraphene)，现在，由碳原子构成的具有几个原子层(通常小于10层)的晶体也都可以称为石墨烯(GP)【I】，石墨烯在扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)下的微观形貌如图1所示。自2004年，英国曼彻斯特大学物理学家Novoselov和Geim成功制备出了石墨烯以来回，其制备和应用在世界范围内掀起了研究热潮。石墨烯的发现充实了碳材料家族，形成了从零维的富勒烯、一维的碳纳米管、二维的石墨烯到三维的金刚石和石墨的完整体系[3q。石墨烯是目前

7、世界上已知的最薄的二维材料，单层厚度只有0．335nl／1。但它的硬度却相当大，具有超强的力学性能，杨氏模量为1．1TPa【4】，断裂强度高达125GPa[s，是钢铁的100多倍。单原子层的石墨烯比表面积可达2630cm2／gtq，电子迁移速率达到10000cm2／V1：1，导热系数为3000～5000W／(m·K)[)】。此外，石墨烯本身还具有一些独特的物理性能，例如量子霍尔效应、量子隧穿效应罔、量子霍尔铁磁性【9]。石墨烯这些优异的性能，引起了国内外研究学者的广泛关注。近些年，在石墨烯的制备、功能化以及应用上都取得了

8、较大的成果[10-1田。迄今为止，石墨烯已经广泛应用于超级电容器【阍、生物传感器【阍、燃料电池㈣、薄膜材料【181、液晶材料[t91等方面，而对其在水泥基材料中的应用报道较少。◆▲。疆a)扫描电镜(bJ透射电镜图1石墨烯的扫描电镜图目前，水泥混凝土仍然是建筑施工中最为廉价、应用最为广泛的建筑材料。然而，随着我国不断兴