莱斯大学科学家开发石墨烯增强环氧树脂用于电子应用
莱斯大学James Tour教授在实验室发明了环氧树脂结合石墨烯泡沫，据说比纯环氧树脂更硬，比其他环氧树脂复合材料更导电，同时保留了材料的低密度。它可以改善目前使用的环氧树脂，通过添加导电填料来削弱材料的结构。
环氧树脂本身是一种绝缘体，通常用于涂料、粘合剂、电子、工业工具和结构复合材料。金属或碳填料通常被添加到需要导电性的应用中，例如电磁屏蔽。然而，更多的填料以重量和压缩强度为代价带来更好的导电性，并且复合材料变得更难加工。莱斯大学用纳米石墨片制成的3D泡沫代替金属或碳粉。
James Tour教授与北京北航大学的水稻材料科学家Pulickel Ajayan、Rouzbeh Shahsavari、Jun Lou和Yan Zhao合作，从将环氧树脂注入3D支架的项目中得到灵感，这些支架包括石墨烯气凝胶、泡沫和来自各种过程的骨架。
研究小组报告说，新方案用聚丙烯腈（PAN）和镍粉混合，制成了更强有力的支架。在四步工艺中，他们冷压材料使其致密，在炉中加热它们以将PAN转化为石墨烯，对得到的材料进行化学处理以除去镍，并使用真空将环氧树脂拉入现在多孔的材料中。
“石墨烯泡沫是一层几层石墨烯，”Tour教授说。因此，实际上，整个泡沫是一个大分子。当环氧树脂渗透泡沫，然后硬化，在任何地方环氧树脂中的任何弯曲都会由于嵌入石墨烯支架而在许多其他位置上突出整体。这最终使整个结构变得僵硬。
研究人员发现，具有32%泡沫的冰球状复合材料的密度较低，但电导率为每厘米约14西门子（电导率或逆欧姆）。泡沫没有增加显著重量的化合物，但给它七倍的纯环氧树脂的抗压强度。
石墨烯和环氧树脂之间的容易互锁有助于稳定石墨烯的结构。当环氧树脂渗透到石墨烯泡沫中，然后硬化，环氧树脂被捕获在石墨烯泡沫的微米大小的区域中。
实验室继续将多壁碳纳米管混合到石墨烯泡沫中。纳米管起到了增强棒的作用，与石墨烯结合，使复合材料比纯环氧树脂更坚硬，导电性几乎是纯环氧树脂的三倍，约为41西门子/厘米，远远大于迄今报告的几乎所有基于支架的环氧复合材料。研究人员如是说。
Tour教授预计该行业规模将扩大。只需要一个足够大的炉子来生产最终的部分。他说，这种材料最初可以取代用于预浸渍和加强从航空航天结构到网球拍的材料中使用的碳纤维复合材料树脂。
来源：
美国化学会纳米、莱斯大学，由华烯传媒编译，如需转载请注明出处！
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