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可膨脹石墨作為一種功能材料,因其具有導(dǎo)熱系數(shù)高、吸附能力強(qiáng)、多孔、質(zhì)量輕等優(yōu)良特性,已被研究人員研究并廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。下面簡(jiǎn)要介紹幾種膨脹石墨復(fù)合材料的制備、研究和應(yīng)用。
以硝l酸鐵和硝l酸鈷為主要原料,采用化學(xué)共沉淀法制備了納米磁性粒子,并將其與可膨脹石墨復(fù)合制備了不同負(fù)載量的磁性可膨脹石墨。
以可膨脹石墨和金屬網(wǎng)為電磁屏蔽的基本材料,與ABS樹(shù)脂通過(guò)共混、擠出、熱壓等成型工藝制備了電磁屏蔽復(fù)合材料。結(jié)果表明,在可膨脹石墨/ABS電磁屏蔽復(fù)合材料中,其電磁屏蔽效能隨著可膨脹石墨含量的增加和復(fù)合材料厚度的增加而增加,經(jīng)過(guò)超聲波處理的可膨脹石墨可以提高復(fù)合材料的屏蔽效果。
在超聲振蕩條件下,將可膨脹石墨分別與椰殼基活性炭和活性中間相炭微球混合,制備膨脹石墨/活性炭復(fù)合材料,組裝成水基雙電層電容器。
將可膨脹石墨與高吸附、高導(dǎo)熱的石蠟復(fù)合,制備了不同比例的中低溫相變蓄熱材料。用DSC測(cè)試了各組復(fù)合相變蓄熱材料的熱物性參數(shù)。結(jié)果表明,當(dāng)可膨脹石墨含量小于5%時(shí),對(duì)石蠟的相變點(diǎn)和焓變影響不大,具有較強(qiáng)的蓄熱能力和較高的熱流密度。
通過(guò)浸漬、干燥和氫氣還原制備了納米金屬鈷/可膨脹石墨納米復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn),該方法制備的復(fù)合材料中鈷顆粒均勻分散在納米級(jí)可膨脹石墨上,當(dāng)鈷含量為10%~40%時(shí),金屬鈷具有較高的磁導(dǎo)率,導(dǎo)致復(fù)合材料具有良好的低頻電磁屏蔽效果。
制備可膨脹石墨的方法包括化學(xué)氧化法、電化學(xué)法、氣相擴(kuò)散法(雙室法)、混合液相法、熔融法、加壓法、催化劑法、光化學(xué)法等,其中化學(xué)氧化法和電化學(xué)法是應(yīng)用普遍的制備方法。電化學(xué)法,憑借環(huán)境污染小、成本低、處理量大、酸液可回收使用等優(yōu)點(diǎn),近年來(lái)備受關(guān)注。其他合成方法,各有其優(yōu)點(diǎn)和不足之處,合成對(duì)象亦不盡相同,很少采用。
化學(xué)氧化法:化學(xué)氧化法是一種制備可膨脹石墨的傳統(tǒng)方法,此法將天然鱗片石墨與適量的氧化劑和插層劑均勻混合,控制一定的溫度,不斷攪拌,經(jīng)水洗、過(guò)濾、烘干即得到可膨脹石墨。氧化劑種類(lèi)很多,一般采用的氧化劑是固體氧化劑,也可以是一些具有氧化性的液體氧化劑。通過(guò)近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn),制備可膨脹石墨常用的主要氧化劑以高錳l酸鉀為主。插層劑多以酸為主,近幾年的研究人員主要以硫酸、硝l酸、磷酸、高氯l酸、混酸和冰乙l酸等為主。
電化學(xué)法:電化學(xué)法是在恒定電流下,以插入物的水溶液為電解液,將石墨與金屬材料(不銹鋼材料、鉑板、鉛板、鈦板等)構(gòu)成復(fù)合陽(yáng)極,在電解液中插入金屬材料做陰極,構(gòu)成閉合回路;或是將石墨懸浮在電解液中,在電解液中同時(shí)插入陰、陽(yáng)極板,通過(guò)對(duì)兩個(gè)電極通電的方法,進(jìn)行陽(yáng)極氧化。近年來(lái),電化學(xué)法憑借眾多優(yōu)越性逐步成眾多企業(yè)為制備可膨脹石墨的優(yōu)選方法。