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宁波材料所石墨烯分散及其多功能有机复合涂层制备研究获进展
随着工业技术的不断进步，各种新材料的应用也变得越来越广泛。其中，石墨烯作为一种新型材料，其具有的独特性质和应用前景备受关注。然而，由于石墨烯具有高度的层间吸附性和亲水性，在应用过程中如何有效地将石墨烯分散至基材表面成为了一个关键问题。针对这个问题，宁波材料所开展石墨烯分散及其多功能有机复合涂层制备研究，通过采用一些具有特殊功能的有机分子作为表面分散剂，解决了石墨烯的分散问题，并制备出了具有优异性能的复合涂层。
一、石墨烯简介
石墨烯是由一层单原子厚的碳原子构成的二维晶体，具有良好的机械性能、导电性、热导性以及化学稳定性等特点。由于其独特的结构和性质，石墨烯在电子学、传感器、光学等领域具有广泛的应用前景。
然而，由于石墨烯具有层间吸附性和亲水性，在应用时通常需要将石墨烯分散至基材表面，以充分发挥其性能。因此，如何有效地分散石墨烯成为了石墨烯应用中的一个重要研究问题。
二、分散剂的研究
石墨烯分散的难点在于其层间吸附力，因此需要利用表面分散剂将其分散开来。常用的分散剂有离子型分散剂和非离子型分散剂两种。
离子型分散剂通过氧化、还原或者烷基化等化学反应接枝在石墨烯表面，以改变其表面性质。这些分散剂可以形成稳定的电荷屏障，阻止石墨烯层之间的相互作用力，从而实现分散。然而，这些分散剂往往具有强的化学反应性，容易降低石墨烯的性能，同时还会导致材料的异常电导现象。
非离子型分散剂主要是利用分子间的相互作用力来实现石墨烯的分散。这些分子具有较强的亲水性或者亲疏水性，可与石墨烯的表面相互作用，形成一层分子保护层，从而达到分散的目的。与离子型分散剂相比，非离子型分散剂运用更加易于控制，能够改善石墨烯的性能，是目前石墨烯分散技术中使用较为广泛的方法。
三、复合涂层的制备
基于石墨烯的优异性质，宁波材料所研究了一种多功能有机复合涂层的制备方法。具体方法如下：
1.利用超声波将石墨烯分散于纯水中，形成黑色均匀的石墨烯水悬浮液。
2.在悬浮液中加入适量的无毒、无味的表面活性剂，将其喷洒于金属基材表面。
3.利用喷涂技术将活性剂喷在金属表面，然后采用高温干燥技术，使其在金属表面形成一个致密的有机膜。
4.将石墨烯悬浮液中的石墨烯纳入有机膜中，并在高温干燥后形成石墨烯多功能复合涂层。
通过实验验证，制备出的石墨烯多功能复合涂层具有良好的光学、电学、热学性能和抗腐蚀性能，在提高基材表面性能的同时，为其增加了抗氧化、抗磨损等多重功能。
四、结论
综上所述，石墨烯的应用已经成为一个热点领域。在石墨烯的应用中，石墨烯的分散问题一直是制约其应用的难点。本文通过总结分散剂的研究成果，并对多功能有机复合涂层的制备方法进行探讨，得出了一种可行的石墨烯分散及其多功能复合涂层制备研究方法。该方法在提高基材表面性能的同时，为其增加了多重功能，为石墨烯的应用开拓了新的道路。