石墨烯-聚合物复合材料在阻隔层方面的应用

尽管石墨烯具有优异的电学以及机械性质,但即使小分子的气体或者液体都不能通过完美的石墨烯片层的面内进行扩散。因此,当前开展的研究工作主要目标是在气体和液体阻隔层方面的应用。此外,在大规模制备石墨烯及其衍生物方面最新的研究进展,特别是可溶液加工过程,使得可以与聚合物进行成功的整合。

最近,韩国汉阳大学的Ho Bum Park与合作者撰写的精彩的综述里面,评述了石墨烯、氧化石墨烯和还原的氧化石墨烯与聚合物复合作为阻隔层材料方面的研究工作。Park 认为可以从碳纳米管的商业化过程中获取经验。氧化石墨烯或者还原的氧化石墨烯纳米片可以用于混合、涂覆和压印,并且这些溶液可以用于许多的聚合物应用。这些应用与其他有前景的石墨烯应用相比将会更早实现。

一些聚合物材料的气体阻隔性能可以满足几项食品包装的要求,但并非已经达到所有要求。在电子器件方面,如有机发光二极管和液晶显示领域,以及真空-绝缘方面的应用,性能仍不能达到要求。用于阻隔层的其他材料也存在一些缺陷,比如,电子器件领域应用的无机和有机多层膜涂覆方法价格昂贵,并且规模扩大存在困难。并且,黏土层在聚合物/黏土纳米复合材料中聚集导致了阻隔性能的退化。

目前,石墨烯基材料在聚合物阻隔层方面的应用主要有两种途径。一是在聚合物衬底上通过转移或者涂覆寡层、超薄的石墨烯及其衍生物来实现。另外是在聚合物基体中集成完美剥离的氧化石墨烯或还原的氧化石墨烯。 在此应用聚合物科学杂志精选的综述中,对这些材料的合成和性能,以及取代当前用于阻隔层的纳米材料所带来的突出优势进行了详细描述。

当然,目前也存在局限性,也对此进行了论述。然而,此种应用大有前途,当前存在的挑战将激励科研人员在未来开展进一步的研究。

来源:MaterialsViews

翻译:于明鹏

About Hilary Crichton

Hilary Crichton是Journal of Applied Polymer Science的副主编

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