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  石墨烯具有優(yōu)異的力學(xué)性能、導(dǎo)電性能、巨大的比表面積，被認為是制備高性能及功能化聚合物基復(fù)合材料的理想增強相和功能相填料，能夠顯著地提高聚合物基體的強度、模量和阻隔性能等物理性能。但是，在加工過程中石墨烯容易發(fā)生團聚，導(dǎo)致石墨烯提高聚合物性能的效率遠低于理論值。因此，如何實現(xiàn)石墨烯的良好分散和形態(tài)結(jié)構(gòu)調(diào)控仍然是實現(xiàn)聚合物/石墨烯復(fù)合材料高性能化的關(guān)鍵。

  近年來，四川大學(xué)郭少云教授和吳宏教授研究團隊通過調(diào)控石墨烯及其衍生物與苯乙烯基彈性體、聚碳酸酯、聚酰亞胺等芳香聚合物間界面作用實現(xiàn)了石墨烯的良好分散，制備了兼具高強度和高韌性的聚合物基復(fù)合材料，并綜述了石墨烯及其衍生物增韌聚合物的研究進展，相關(guān)工作發(fā)表在Chemical EngineeringJournal 370 (2019) 831-854和325 (2017) 474-484、Carbon 123 (2017) 502-513、Composites Science and Technology 164 (2018) 229-237和158 (2018) 137-146上；通過調(diào)控石墨烯在聚乳酸（PLLA）中的層狀分布及層狀界面誘導(dǎo)成核劑的自組裝（垂直于層界面的方向），進而誘導(dǎo)了PLLA片晶的面內(nèi)取向生長（垂直于氣體擴散的方向），顯著提高了PLLA的氣體阻隔性能，相關(guān)工作發(fā)表在ACS Sustainable Chem. Eng. 6 (2018) 6247-6255上。

  最近，該團隊利用雙親性的改性氧化石墨烯（mGO）在溴化丁基橡膠（BIIR）油溶液成功構(gòu)建了3D核（水）-殼（mGO）結(jié)構(gòu)；通過冷凍干燥技術(shù)除去了油和水，得到了3DmGO空殼結(jié)構(gòu)；最后通過冷壓將其壓成了取向二維（2D）大尺寸的mGO阻隔片（直徑約為50-120 μm，厚度約49 nm）；在低的石墨烯含量下實現(xiàn)了BIIR氣體阻隔性能的顯著提高。

圖1. mGO阻隔墻的制備、調(diào)控、結(jié)構(gòu)演變、形貌及其對阻隔性能的貢獻

  相關(guān)工作以“Constructing Oriented Two-Dimensional Large-Sized Modified Graphene Oxide Barrier Walls in Brominated Butyl Rubber to Achieve Excellent Gas Barrier Properties”為題發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces上（DOI：10.1021/acsami.9b19802）,論文第一作者為2017級碩士研究生楊思強。本研究工作得到了國家自然科學(xué)基金重大項目、四川省應(yīng)用基礎(chǔ)研究項目和四川大學(xué)中青年科技領(lǐng)軍人才培育項目的資助。

  研究團隊鏈接：http://gsy.scu.edu.cn/

  論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.9b19802