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構(gòu)造界面犧牲鍵和隱含長度、改善石墨烯復(fù)合材料的力學(xué)性質(zhì)。

    材料的強(qiáng)度和韌性往往是有些矛盾的。石墨烯具有突出的力學(xué)性質(zhì)和大的比表面積，因而是改進(jìn)聚合物材料力學(xué)性質(zhì)的極好選擇，這在復(fù)合材料界面為共價(jià)連接時(shí)尤其顯著。然而，這樣的界面往往也限制了高分子的鏈段運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致材料韌性的顯著降低。在優(yōu)化復(fù)合材料的力學(xué)性質(zhì)時(shí)，人們通常期望在實(shí)現(xiàn)有效界面載荷轉(zhuǎn)移的前提下盡可能確保高分子鏈段的活動(dòng)能力。受生物復(fù)合材料的啟發(fā)，盧紅斌副教授近來提出了優(yōu)化石墨烯基復(fù)合材料力學(xué)性質(zhì)的新途徑。通過對(duì)石墨烯表面進(jìn)行共價(jià)和非共價(jià)齊聚物短鏈修飾，可以在復(fù)合材料中構(gòu)建類似于珍珠質(zhì)或天然骨中存在的犧牲鍵和隱含長度。在加載時(shí)，界面層中犧牲鍵的斷裂和隱含長度的釋放使得復(fù)合材料在顯著改進(jìn)強(qiáng)度和模量的同時(shí)，仍可保持與純聚合物材料相當(dāng)?shù)臄嗔焉扉L。這一工作目前已經(jīng)作為Journal of Materials Chemistry的封面論文發(fā)表（Zhongxin Chen, Hongbin Lu*, Journal of Materials Chemistry, 2012, 22(25): 12479 -12490）。

多功能的超疏水石墨烯-聚合物復(fù)合膜。

    生物表面往往集成有多種功能，相比之下，許多人工薄膜材料則缺乏類似的多功能性。石墨烯的二維幾何特性和突出的電、熱性質(zhì)為實(shí)現(xiàn)多功能復(fù)合薄膜提供了可能。他們提出一種簡單的溶液沉積方法可方便地制備石墨烯基多功能復(fù)合薄膜。他們發(fā)現(xiàn)這樣的薄膜可以采用滴涂、刷涂等方式沉積在金屬網(wǎng)、聚合物薄膜或紙的表面上，薄膜的水接觸角可達(dá)159°，電導(dǎo)率可達(dá)65.6 S/cm，比電磁屏蔽效率是金屬銅的4倍。此外，這種復(fù)合薄膜是多孔的，密度僅為0.76 g/cm3，對(duì)體積比為1：1～1：15正辛烷/水混合液的分離效率可達(dá)98%以上，且具有突出的化學(xué)和熱穩(wěn)定性。該方法可以方便地拓展到其它二維片狀納米顆粒體系，如蒙脫土-聚合物復(fù)合薄膜也顯示了良好的超疏水性，其水接觸角可達(dá)161°。相關(guān)工作已經(jīng)發(fā)表在Journal of Materials Chemistry上（Ming Fang, Zhiyong Tang, Hongbin Lu*, Steven Nutt, Journal of Materials Chemistry, 2012, 22(1): 109-114）。