因它所具有诸多优异的性能,故而广泛应用在许多领域,尤其是在飞机制造、航空、电子、电气及机械工业等领域。随着各类航天器的不断提速升级,发展超音速飞行器也成为军用机和民用机的必然发展趋势,但是相应的,随着速度提升带来的摩擦力增大,飞机的飞行温度也会有大幅度提升。聚酰亚胺基复合材料是一种更为新进的复合材料,耐高温,力学等综合性能良好,低密度,因为这些特性座椅十分适合作为航空航天材料。
石墨烯(Graphene)是二维晶体结构,每个晶格是由六个碳原子围成的六边形,厚度为一个原子层。碳原子之间由σ键连接,结合方式为sp2杂化,作为新兴的二维片层纳米材料,石墨烯具有诸多奇妙的特性,包括优异的热学、电学和力学性能[2]。
石墨烯作为世界上最薄的材料来讲,几乎是完全透明的,因为它仅仅只吸收2.3%的光,同时石墨烯也是最强韧的材料,它具有很好的弹性,拉伸拉伸伸长率能够达到20%;它的断裂强度和硬度甚至都强于最好的钢材,就硬度来讲甚至还要大过钻石。
在石墨烯分子中,每个碳原子都有一个未成键的p电子,这些p电子可以在晶体中以极高的速度自由移动,因此石墨烯也具有极其良好的导电性。常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s,又比纳米碳管或硅晶体高,而电阻率只约10-6 Ω·cm,比铜或银更低,为世上电阻率最小的材料。因为它电阻率极低,电子自由移动的速度又极快,所以可以用来发展新一代更快,更小,更薄的晶体管或电子元件。
在空间运输系统中,通常采用聚酰亚胺基复合材料制造层压板、帽状截面加强件、蜂窝夹层板、短纤维模压件和大型圆桶等各种形状结构件[3]。近年来,随着新型碳素材料的不断发现与发展,聚酰亚胺基复合材料领域的研究者开始关注新型碳素材料对聚酰亚胺的增强效果。
石墨烯具有优异的力学性能和电学性能,正好可以和聚酰亚胺材料在力学和电学性能上形成互补或者互助,把石墨烯作为聚酰亚胺的填充剂,少量的添加在聚酰亚胺及材料上将有望开发出应用于极端和特殊工况下更高级的先进的,具有更加优良的电学性能[4],热学性能[5]和其他性能[6]的聚酰亚胺基复合材料,从而满足现有材料的应用需求,并扩大聚酰亚胺基复合材料的应用前景。
通过探究发现,添加石墨烯材料为聚酰亚胺薄膜提供了良好的力学帮助,使得改性后的聚酰亚胺薄膜具有更好的力学性能。具有良好力学性能的聚酰亚胺薄膜可用于航空航天,建筑,机械中的高强度材料,也可以作为高强度纤维制作防弹织物,其高强度也可以作为胶黏剂应用于日常生产中。从光学应用的角度来讲,良好的光学性能和导热性的聚酰亚胺复合材料可以应用于太阳能发电项目,作为太阳能的吸收和热传递介质;通过加入染料则可以改变聚酰亚胺薄膜的光透过性,进而作为彩色滤光膜应用在其他特殊的光学项目。其良好的绝缘性可以广泛应用于微电子,家电等领域。源:自*751`%论,文'网·www.751com.cn/
在实验前对片状石墨烯进行分散能够更有效地让石墨烯分散在聚酰亚胺基体中,通过片状石墨烯分散质的添加,可以将石墨烯的优良力学性能结合到聚酰亚胺基材料中,从而达到改善并提升复合材料综合性能的目的。
2实验部分
2.1 原料试剂
(ODA)4,4’-二氨基二苯醚,纯度98%,工业级,河北智通化工有限责任公司
(PMDA)均苯甲四甲酸二酐,纯度99.5%,工业级,溧阳龙沙化工有限公司
(DMAc)二甲基乙酰胺,上海金山经纬化工有限公司