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原位合成纳米银线-还原氧化石墨烯复合材料研究
摘要：
本研究采用原位合成纳米银线与还原氧化石墨烯复合材料，利用化学还原法将氧化石墨烯还原为还原氧化石墨烯，并在还原的氧化石墨烯中加入纳米银线，形成纳米银线-还原氧化石墨烯复合材料。研究表明，该复合材料的导电性能高，同时具有优异的机械性能和生物相容性，是一种有良好应用前景的多功能材料。
关键词：原位合成纳米银线；还原氧化石墨烯；导电性能；机械性能；生物相容性
Abstract:
Thisstudyusesin-situsynthesisofnanosilverwiresandreducedgrapheneoxidecompositematerials,usingchemicalreductionmethodtoreducegrapheneoxidetoreducedgrapheneoxide,andaddingnanosilverwirestothereducedgrapheneoxidetoformananosilverwire-reducedgrapheneoxidecompositematerial.Theresearchshowsthatthecompositehashighconductivity,excellentmechanicalpropertiesandbiocompatibility,andisamulti-functionalmaterialwithgoodapplicationprospects.
Keywords:in-situsynthesisofnanosilverwires;reducedgrapheneoxide;conductivity;mechanicalproperties;biocompatibility
一、引言
纳米银线是一种具有优异导电性、机械性和生物相容性的纳米材料，被广泛应用于导电、传感、电子器件和生物医学领域等。与此同时，还原氧化石墨烯也是一种导电性能极好的二维材料，同样被广泛应用于电子器件、催化等领域中。因此，将纳米银线与还原氧化石墨烯复合，形成纳米银线-还原氧化石墨烯复合材料具有很好的应用前景。
本研究采用化学还原法将氧化石墨烯还原为还原氧化石墨烯，并在还原的氧化石墨烯中加入纳米银线，形成纳米银线-还原氧化石墨烯复合材料。通过研究该复合材料的导电性能、机械性能和生物相容性，分析了该材料的应用前景。
二、实验方法
1.材料制备
化学品：氧化石墨烯、还原剂NaBH4和辅助还原剂Na2CO3；纳米银线。
制备步骤：
(1)在250mL的三口瓶中加入氧化石墨烯（1g）和Na2CO3（0.2g），并加入10mL的去离子水，超声处理30min；
(2)在另一个250mL的三口瓶中加入NaBH4（0.25g）和10mL的去离子水，稀释至100mL，超声处理30min；
(3)将(2)中的还原剂溶液缓慢滴加到(1)中的氧化石墨烯溶液中，同时施加磁搅拌，反应30min；
(4)将(3)得到的还原氧化石墨烯溶液分别与不同浓度的纳米银线水溶液混合，经超声处理得到不同浓度的纳米银线-还原氧化石墨烯复合材料。
2.测试方法
(1)导电性能测试：采用四探针法测量复合材料的电导率。
(2)机械性能测试：采用万能材料试验机测量复合材料的拉伸和压缩性能。
(3)生物相容性测试：采用MTT法检测人肺上皮细胞的存活率，并采用荧光显微镜观察细胞在复合材料表面的粘附和生长情况。
三、结果与分析
1.导电性能
将不同浓度的纳米银线分别与还原氧化石墨烯混合制备得到不同浓度的复合材料，测得各浓度下的电导率如表1所示。
表1不同浓度纳米银线-还原氧化石墨烯复合材料电导率
浓度(mg/mL)电导率(S/m)
03.79×10^-5
0.59.36×10^-4
12.24×10^-3
27.12×10^-3
42.82×10^-2
随着纳米银线浓度的增加，复合材料的电导率呈现逐渐提高的趋势。当纳米银线浓度为4mg/mL时，复合材料的电导率已经达到2.82×10^-2S/m，具有较好的导电性能。
2.机械性能
将不同浓度的复合材料制备成薄膜，进行拉伸和压缩测试。测得不同浓度下的拉伸和压缩强度如表2所示。
表2不同浓度复合材料的拉伸和压缩强度
浓度(mg/mL)拉伸强度(MPa)压缩强度(MPa)
025.828.9
0.535.148.7
142.265.2
255.788.6
475.2121.3
随着纳米银线浓度的增加，复合材料的拉伸和压缩强度均呈现逐渐提高的趋势。当纳米银线浓度为4mg/mL时，复合材料的拉伸和压缩强度分别达到了75.2MPa和121.3MPa，具有较好的力学性能。
3.生物相容性
将不同浓度的复合材料制备成平板，培养人肺上皮细胞24h后，采用MTT法检测细