据国外媒体报道，来自印度石油和能源研究大学和意大利萨勒尼塔纳大学的研究人员在《聚合物》杂志上发表了一篇论文，讨论了氧化石墨烯对功能化碳纤维增强复合材料(CFRP)的影响。
(来源:UPES)
碳纤维增强复合材料
CFRP已应用于汽车、船舶和航空航天工业。这些材料具有优异的抗拉强度，但由于脆性和界面结合力差的缺陷，材料可能会分层和严重降解。
为了解决这些问题，一种策略是结合不同形式的碳纳米结构。目前，一些研究已经探索了使用这种材料来改善这些复合材料的机械性能，引入自愈合、自感知和除冰等功能特性，并在制造过程中节约能源。
不同形式的碳纳米结构
在复合材料中加入不同形态的碳纳米结构可以实现不同的功能特性，提高力学性能。比如添加多壁碳纳米管可以提高复合材料的电导率，制造工艺会影响电导率的具体数值。添加石墨烯基纳米粒子可以进一步改善依赖于热管理的一些功能特性，并降低环氧树脂基复合材料的湿度。
单层石墨烯的制备一直是人们研究的重点，但到目前为止，还没有开发出具有优异导电性和相关功能特性的高性能材料。在制造过程中，石墨烯层经常重组，这阻碍了无缺陷材料的形成。为了避免材料复合，需要功能步骤，这会使工艺更加复杂，带来电子性能下降等挑战。
由堆叠的石墨烯层组成的氧化石墨烯纳米片可以解决这些问题。将氧化石墨烯纳米粒子分散在聚合物基体中，还可以提高浸渍过程中碳纤维与环氧树脂基体的附着力。石墨烯纳米颗粒中的极性官能团提供了与环氧树脂基体的强相互作用。纳米粒子的核心结构可以促进与碳纤维的强相互作用。
在几篇论文中，已经报道了石墨烯纳米颗粒为树脂提供官能团的能力，而在其他论文中，提到了促进聚合物和碳纤维之间的粘合。提高聚合物与碳纤维之间的粘结力对提高复合材料的综合性能有重要作用。
这项研究
在本研究中，研究人员综合评价了近年来利用氧化石墨烯纳米粒子改善CFRP性能的研究进展，并对现有文献中的91篇相关论文进行了分析和评论。
添加氧化石墨烯纳米片可以改善这些材料的粘弹性、热、机械和电性能。这项研究涉及官能团在这些复合材料共价功能化中的作用。氧化石墨烯的关键作用是打开纤维表面和聚合物基体上的反应位点。研究人员指出，不同的官能团对复合材料有不同的影响。羟基为纤维提供了具有空隙和球形枝晶的拓扑结构，而羧基具有氧化相同表面的作用。这两个基团都为纤维提供了开放的空间，以加强与聚合物基体的互锁。
有几种功能化方法来改善界面粘合。硅烷偶联剂的使用备受关注，因为它们会在材料的边缘和表面产生羟基、羧基和胺基。
不同的制备工艺可以用来提高氧化石墨烯在聚合物基体中的分散性。三辊碾磨可以使分散更均匀(其他技术包括超声波粉碎和剪切混合)。这是因为这种方法操作简单，不像其他方法，不需要使用额外的溶剂。然而，研究人员指出，要获得氧化石墨烯纳米颗粒的均匀分散仍然存在一些挑战。与纤维表面改性的相容性优于氧化石墨烯/基体改性。
此外，综述了氧化石墨烯改性复合材料的应用现状和前景。这些材料可用于航空航天工业、汽车工业、军事和土木工程部门，包括发动机零件、弹道系统……比如下一代防弹衣，悬索桥的缆绳。复合材料已被用于储能设备和传感能力的研究。
1据国外媒体报道，来自印度石油和能源研究大学和意大利萨勒尼塔纳大学的研究人员在《聚合物》杂志上发表了一篇论文，讨论了氧化石墨烯对功能化碳纤维增强复合材料(CFRP)的影响。
(来源:UPES)
碳纤维增强复合材料
CFRP已应用于汽车、船舶和航空航天工业。这些材料具有优异的抗拉强度，但由于脆性和界面结合力差的缺陷，材料可能会分层和严重降解。
为了解决这些问题，一种策略是结合不同形式的碳纳米结构。目前，一些研究已经探索了使用这种材料来改善这些复合材料的机械性能，引入自愈合、自感知和除冰等功能特性，并在制造过程中节约能源。
不同形式的碳纳米结构
在复合材料中加入不同形态的碳纳米结构可以实现不同的功能特性，提高力学性能。比如添加多壁碳纳米管可以提高复合材料的电导率，制造工艺会影响电导率的具体数值。添加石墨烯基纳米粒子可以进一步改善依赖于热管理的一些功能特性，并降低环氧树脂基复合材料的湿度。
单层石墨烯的制备一直是人们研究的重点，但到目前为止，还没有开发出具有优异导电性和相关功能特性的高性能材料。在制造过程中，石墨烯层经常重组，这阻碍了无缺陷材料的形成。为了避免材料复合，需要功能步骤，这会使工艺更加复杂，带来电子性能下降等挑战。
由堆叠的石墨烯层组成的氧化石墨烯纳米片可以解决这些问题。将氧化石墨烯纳米粒子分散在聚合物基体中，还可以提高浸渍过程中碳纤维与环氧树脂基体的附着力。石墨烯纳米颗粒中的极性官能团提供了与环氧树脂基体的强相互作用。纳米粒子的核心结构可以促进与碳纤维的强相互作用。
在几篇论文中，已经报道了石墨烯纳米颗粒为树脂提供官能团的能力，而在其他论文中，提到了促进聚合物和碳纤维之间的粘合。提高聚合物与碳纤维之间的粘结力对提高复合材料的综合性能有重要作用。
这项研究
在本研究中，研究人员综合评价了近年来利用氧化石墨烯纳米粒子改善CFRP性能的研究进展，并对现有文献中的91篇相关论文进行了分析和评论。
添加氧化石墨烯纳米片可以改善这些材料的粘弹性、热、机械和电性能。这项研究涉及官能团在这些复合材料共价功能化中的作用。氧化石墨烯的关键作用是打开纤维表面和聚合物基体上的反应位点。研究人员指出，不同的官能团对复合材料有不同的影响。羟基为纤维提供了具有空隙和球形枝晶的拓扑结构，而羧基具有氧化相同表面的作用。这两个基团都为纤维提供了开放的空间，以加强与聚合物基体的互锁。
有几种功能化方法来改善界面粘合。硅烷偶联剂的使用备受关注，因为它们会在材料的边缘和表面产生羟基、羧基和胺基。
不同的制备工艺可以用来提高氧化石墨烯在聚合物基体中的分散性。三辊碾磨可以使分散更均匀(其他技术包括超声波粉碎和剪切混合)。这是因为这种方法操作简单，不像其他方法，不需要使用额外的溶剂。然而，研究人员指出，要获得氧化石墨烯纳米颗粒的均匀分散仍然存在一些挑战。与纤维表面改性的相容性优于氧化石墨烯/基体改性。
此外……综述了氧化石墨烯改性复合材料的应用现状和前景。这些材料可用于航空航天工业、汽车工业、军事和土木工程部门，包括发动机零件、下一代防弹衣等弹道系统和悬索桥的缆绳。复合材料已被用于储能设备和传感能力的研究。
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