西姆克石墨烯加橡胶引领橡胶产业再升级

石墨烯是一种强度较高的材料，将其制备合成高性能的聚合物在工业生产中具有较高的应用价值。随着我国各项事业的综合发展，工业制造领域对材料的要求越来越高，橡胶材料作为广泛应用于工业企业的一种常见材料，提高橡胶材料西姆克石墨烯与橡胶进行复合材料制备，能够显著提高传统橡胶材料的性能，提高材料的功能化，是我国橡胶材料发展的主要方向。

西姆克：提高传统橡胶材料性能

石墨烯作为纳米填料，其具比表面积更大和更强的作用力，优于传统材料的性能，将石墨烯用于提高传统橡胶材料的性能是当前我国工业生产的主要趋势。目前，已知石墨烯的制备方法五花八门，本文就石墨烯的应用展望进行探讨，旨在为石墨烯在我国工业生产中发挥最大价值提供一点理论帮助。

石墨烯的性质及应用

石墨烯特殊的晶体结构赋予其较好的导电性。当电子在石墨烯层中传输时，干扰小并且散射不容易，迁移率高达 2x105cm2/V.s，大概是硅中电子迁移率的 140 倍。导电率为 106S/m，是室温下最好的导电材料之一。单层石墨烯透明度高，可见光的吸收率大约为 2.3%。因此，可以从薄层石墨烯的可见光透射率估计层数，石墨烯层数的初始区分也就更加容易。石墨烯作为透明导电薄膜材料中的首选，可替代传统的薄膜材料，如氧化铟锡（ITO）和氟掺杂氧化锡（FTO）。在表面改性之后，石墨烯不仅可以用作有机光电器件中的电子受体，同时又具备了更高的热学、力学性能，拉伸强度和弹性模量分别达到 125GPa 和 1.1TPa。作为已知材料中具有最高强度和硬度的晶体结构，石墨烯在复合材料的应用价值巨大。其室温导热系数大约为 5×103W/m.K，因此在导热方面具有广阔的应用前景。

石墨烯在橡胶中的应用分析与普通橡胶材料的合成应用

石墨烯复合材料的物理和力学性能受诸多因素的影响，例如石墨烯的分散程度以及橡胶基质同石墨烯之间发生界面相互作用，橡胶复合材料的交联密度等。在天然橡胶中逐渐添加石墨烯，会造成炭黑的机械性能发生变化。这种变化规律为：石墨烯复合材料的拉伸强度得到显着提高。在石墨烯含量的不断增加的过程中，断裂伸长率和 100％伸长率得到显着改善。

分析出现这种的情况的原因为石墨烯与碳纳米管和炭黑相比具有其独特的特性：柔韧性和厚度超薄，这导致石墨烯的强机械结合和吸附能力，此外，石墨烯还具有高比表面积，所以向橡胶材料中添加石墨烯造成系统中物理缠结点和交联点的增加，进而导致交联密度增加。随着石墨烯含量的增加，带来体系中的物理交联点以及缠结点也在不断增加，随之增加的是断裂伸长率和拉伸应力。另外，随着石墨烯含量的增加，当交联密度固定在某一值时，石墨烯结晶更加容易，应力诱导结晶是提升复合材料的关键因素，因此具有较大的工业价值。

西姆克：提高传统橡胶材料性能与导电高分子的合成应用

与普通纳米填料、碳纳米管比起来，合成石墨烯主要来源于天然石墨，它不仅价格便宜而且易于使用。此外，石墨烯具有独特的层状结构，这是一种非常薄的单层结构。因此可以被认为是理想的高导电填料，它可以通过与聚合物材料配合来提高聚合物材料的导电性。

石墨烯橡胶复合材料的展望

随着越来越多的专家学者对石墨烯橡胶符合材料展开研究，也为复合材料的创新使用提供了思路。如下图所示，将石墨烯进行改性有利于进一步开拓石墨烯复合材料的应用途径。

当前，将石墨烯材料加进复合材料还处于初步的理论阶段，当前石墨烯的制备工艺还没有炭黑、碳纳米管等工艺那样纯熟，在石墨烯制备的过程中容易发生操作失误引起材料缺陷的情况，这些不足都还有待今后的进一步优化巩固，促进石墨烯在与橡胶材料复合制备中发挥出更大的价值。