CN104927080B - 一种仿生层状强韧一体化导电石墨烯复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种仿生层状强韧一体化导电石墨烯复合材料的制备方法。自然界中鲍鱼壳以其有机‑无机微纳米多级层层组装和复合界面，显示出了优异的力学强度和韧性。受鲍鱼壳微纳米多级结构和复合界面的启发，将无机相——氧化石墨烯与有机相——壳聚糖，通过真空抽滤诱导自组装的方法，仿生构筑了具有高强度、高韧性的导电层状石墨烯复合材料，其拉伸强度是天然鲍鱼壳的4倍，韧性是天然鲍鱼壳的10倍，同时还具有优异的电导率，在航空航天、电容器电极、组织工程等领域具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种仿生层状强韧一体化导电石墨烯复合材料的制备方法，属于纳米复合材料制备领域。
背景技术
石墨烯(Graphene)是一种由碳原子紧密排列构成的二维蜂巢晶格的单层材料，是石墨的构筑单元。石墨烯与碳纳米管同属新型碳材料家族，是已知材料中最薄、硬度最大、韧性最大的材料。同时，石墨烯具有极高的电子迁移率(15000cm2/V·s)、导热系数(5300W/m·K)以及透光率(97.7％)，在新材料以及特种材料领域具有极大的应用潜力。
氧化石墨烯(Graphene Oxide)作为石墨烯的一种衍生物，表面及边缘含有大量含氧官能团，如羟基、羰基、羧基等，而且具有优异的机械性能。以氧化石墨烯为基元材料仿生构筑层状复合材料显示出了极大的优势。氧化石墨烯本身丰富的官能团使其更加便于进行多样化的界面设计，目前普遍采用的方法，主要有以下几种：(1)Ruoff等人提采用二价无机离子交联(ACS Nano 2008,2,572)，如Mg2+、Ca2+，提高氧化石墨烯层间的强度；(2)，Ruoff等人还提出采用聚丙烯胺交联(J.Phys.Chem.C 2009,113,15801)或烷基胺交联(ACSNano2010,4,2300)氧化石墨烯，也实现了对氧化石墨烯材料强度的提高；(3)Nguyen等人利用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)以及聚乙烯醇(PVA)(Adv.Funct.Mater.2010,20,3322)通过氢键与氧化石墨烯交联，得到了力学强度提高的氧化石墨烯材料；(4)Nguyen等人提出采用硼酸盐交联(Adv.Mater.2011,23,3842)氧化石墨烯，提高氧化石墨烯层间强度；(5)张忠等人提出采用戊二醛交联(ACS Nano 2011,5,2134)氧化石墨烯，提高氧化石墨烯层间强度；(6)程群峰等人采用10,12-二十五碳二炔-1-醇(PCDO)共价交联(Angew.Chem.Int.Ed.2013,125,3838)，得到了韧性大幅提高的石墨烯层状材料；(7)Tsukruk等人利用蚕丝蛋白与氧化石墨烯(Angew.Chem.Int.Ed.2013,52,13784)得到了高强度的石墨烯材料；(8)冯嘉春等人采用聚醚酰亚胺(PEI)交联(Adv.Mater.2013,25,2980)，提高了氧化石墨烯层间强度；(9)程群峰等人利用聚多巴胺(PDA)与氧化石墨烯共价交联(ACS Nano 2014,8,9511)得到了力学性能优异的石墨烯复合材料；(10)石高全等人利用石墨烯凝胶蒸发的方法构筑石墨烯片层“互锁”结构得到高强度导电石墨烯复合材料(Adv.Mater.2014,26,7588)。尽管以上报道实现了复合材料在某一项性能的提高，如高力学强度、或高硬度、或高韧性。但是，同时实现氧化石墨烯复合材料的强度和韧性仍然是一个巨大挑战。
目前关于壳聚糖/氧化石墨烯材料的相关专利有：一种二氧化钛/壳聚糖/氧化石墨烯复合材料的制备方法及应用(CN103521191A)、一种氧化石墨烯/壳聚糖接枝型双网络水凝胶及其制备方法(CN104140631A)、一种壳聚糖/氧化石墨烯/羟基磷灰石/聚丙烯酰胺复合材料的制备方法(CN104258461A)。关于壳聚糖/氧化石墨烯复合材料的论文有：a)ACSAppl.Mater.Interfaces 2011,3,4819-4830；b)ACS Appl.Mater.Interfaces 2010,2,1707-1713；c)Advanced Materials Research 2012,430-432,247-250；d)Biomacromolecules 2010,11,2345-2351；e)Carbohydr.Polym.2014,102,813-820；f)J.Appl.Polym.Sci.2012,123,2933-2944；g)J.Mater.Chem.2010,20,9032；h)J.Mater.Chem.A 2013,1,1992；i)Materials 2013,6,911-926；j)Part.Part.Syst.Charact.2013,30,721-727；k)Polymer 2012,53,2265-2273；l)Small2011,7,1569-1578。以上专利和论文只讨论了壳聚糖为基体材料，氧化石墨烯为增强材料制备纳米复合材料，其中石墨烯的含量一般不超过10％，并没有报道以石墨烯为基元材料构筑的仿生复合材料(石墨烯含量大于50％)。
发明内容
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种仿生层状强韧一体化导电石墨烯复合材料的制备方法，将无机相——氧化石墨烯与有机相——壳聚糖，通过真空抽滤诱导自组装的方法，仿生构筑了具有高强度、高韧性的导电层状石墨烯复合材料，其拉伸强度是天然鲍鱼壳的4倍，韧性是天然鲍鱼壳的10倍，同时还具有优异的电导率，在航空航天、电容器电极、组织工程等领域具有广泛的应用前景。
本发明是通过下述技术方案实现的：通过超声的方法，得到不同比例的氧化石墨烯-壳聚糖均一分散液，并实现了石墨烯含量在任意比例范围内的调控。基于此方法，利用真空抽滤诱导自组装的方法得到了一系列不同氧化石墨烯含量的仿生层状氧化石墨烯复合材料。通过氢碘酸还原，得到了强韧一体化导电仿生层状石墨烯复合材料。
具体实现步骤如下：
(1)采用搅拌、超声方法，将氧化石墨烯配成均匀的氧化石墨烯水溶液；
(2)将粉末状壳聚糖溶解于醋酸溶液中，配成均匀的水溶液；
(3)将壳聚糖溶液在搅拌条件下，逐滴缓慢加入氧化石墨烯溶液中，得到凝胶状析出的氧化石墨烯-壳聚糖不均一分散液；
(4)将上述氧化石墨烯-壳聚糖不均一分散液进行超声处理，并加入适量碱溶液，得到均一的氧化石墨烯-壳聚糖分散液；
(5)通过调控加入的壳聚糖的质量可以实现复合材料中石墨烯含量的调控；
(6)将步骤(4)所得的氧化石墨烯-壳聚糖进行真空抽滤，采用此方法进行诱导自组装，获得化学交联的层状氧化石墨烯复合材料；
(7)将仿生层状氧化石墨烯复合材料用氢碘酸还原，获得强韧一体化的仿生层状石墨烯复合材料，最高导电率为155.3S/cm。
所述步骤(2)氧化石墨烯-壳聚糖不均一分散液为新制条件下超声，且在加入碱溶液之前超声10-20分钟，使凝胶状聚沉物疏松，此时再加入浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液，调至PH＝8，并超声20分钟即得到均一分散的氧化石墨烯-壳聚糖水分散液，总超声时间不超过40分钟。
所述步骤(4)中调控氧化石墨烯含量分别为70％，75％，80％，90％，95％，即加入的壳聚糖的质量占氧化石墨烯和壳聚糖两者总质量的30％，25％，20％，10％，5％，通过表征不同氧化石墨烯含量的氧化石墨烯复合材料的力学性能，确定最佳性能的氧化石墨烯质量分数。
所述步骤(3)采用蒸发诱导自组装方法具体实现过程为：首先将超声均匀的混合液加入真空抽滤瓶中；启动真空泵，进行真空抽滤；随着抽滤的进行，氧化石墨烯在水流作用下慢慢自组装成层状结构，待抽滤完成，即得到仿生层状氧化石墨烯复合材料。
所述步骤(3)制备的化学交联的层状氧化石墨烯复合材料的厚度范围为1-10微米。
所述步骤(2)中加入0.2-5毫升碱溶液调节PH＝8。
所述步骤(1)中壳聚糖溶液质量分数为1％，氧化石墨烯水溶液的浓度为0.5mg/mL～1.0mg/mL。
本发明的原理：经过数亿年的进化，自然界的鲍鱼壳，形成了层状有序的微纳米多级结构以及复合界面，赋予了鲍鱼壳优异的强度和韧性，力学拉伸强度达80-170MPa，韧性高达1.8KJ/m3。这种“砖块”-“水泥”结构是由200-900纳米厚的碳酸钙片层以及蛋白质以层层交替实现的。在鲍鱼壳微纳米多级层状结构中，无机碳酸钙的体积含量高达95％，同时有机蛋白质在增强相层间形成纳米增韧结构。
受鲍鱼壳有机-无机层层微纳米组装结构的启发，本发明采用氧化石墨烯与壳聚糖仿生构筑了层状结构的复合材料，与现有制备氧化石墨烯复合材料的技术相比，本发明的特点是：(1)壳聚糖作为一种多官能团的生物大分子，其与氧化石墨烯之间的界面设计更加灵活和丰富；(2)壳聚糖分子结构上丰富的羟基官能团提供了大量的氢键交联位点，同时，结晶态的壳聚糖分子之间可以形成大量的紧密的氢键网络；(3)壳聚糖分子上还存在着反应性能较好的氨基，可以与氧化石墨烯片层上的羧基形成共价交联。由此构成了弱的氢键网络作用以 及强的共价作用，通过强弱二元界面的协同效应，仿生构筑了强韧一体化的纳米复合材料。
附图说明
图1为本发明的仿生层状氧化石墨烯复合材料的制备工艺示意图：首先配制氧化石墨烯水溶液和壳聚糖醋酸溶液，将壳聚糖醋酸溶液在搅拌条件下缓慢滴加到氧化石墨烯水溶液中，通过超声以及调整PH的方法获得均一水分散液，此时壳聚糖非共价地吸附到氧化石墨烯表面上。利用真空抽滤诱导自组装并发生化学交联得到氧化石墨烯-壳聚糖层状复合材料。采用氢碘酸还原复合材料，获得仿生层状强韧一体化导电石墨烯复合材料。
图2仿生层状强韧一体化氧化石墨烯复合材料的力-位移曲线及其断裂形貌：a)氧化石墨烯薄膜的力-位移曲线、还原氧化石墨烯薄膜的力-位移曲线、氧化石墨烯-壳聚糖复合材料的力-位移曲线(壳聚糖质量分数5％)、还原氧化石墨烯-壳聚糖复合材料的力-位移曲线(壳聚糖质量分数5％)；b)氧化石墨烯复合材料的拉伸强度随氧化石墨烯含量的升高而逐渐增加；c)氧化石墨烯复合材料的断裂韧性随氧化石墨烯含量的升高而逐渐增加；d)还原氧化石墨烯薄膜(氢碘酸还原)的断裂形貌；e)还原氧化石墨烯复合材料(氧化石墨烯含量95wt％)的断裂形貌；f)还原氧化石墨烯-壳聚糖形貌。
图3仿生层状氧化石墨烯复合材料中氧化石墨烯与壳聚糖发生共价交联的证据：a)X射线衍射谱图，通过对比不同壳聚糖含量和制备方法的氧化石墨烯-壳聚糖复合材料的衍射谱图发现，壳聚糖含量较低且通过抽滤制备的氧化石墨烯复合材料样品其衍射峰明显，为一尖峰，而其余样品衍射峰均为宽峰，说明只有壳聚糖含量较低且抽滤制备的氧化石墨烯复合材料具有较好的层状结构；b)傅里叶红外谱图，通过对比不同壳聚糖含量和制备方法的氧化石墨烯-壳聚糖复合材料样品的红外光谱发现，只有低含量且抽滤制备的氧化石墨烯-壳聚糖复合材料其酰胺键的特征峰增强，且发生了明显位移(从1261cm-1位移到1227cm-1)，说明其发生了酰胺化反应；c)拉曼光谱图，通过对比不同壳聚糖含量和制备方法的氧化石墨烯-壳聚糖复合材料的ID/IG，发现低含量且进行抽滤的氧化石墨烯-壳聚糖复合材料的ID/IG最小，接近氧化石墨烯薄膜，说明其有序度较高，层状结构较好；d)抽滤制备的氧化石墨烯-壳聚糖(氧化石墨烯含量95％)复合材料的光电子能谱，通过与蒸发制备的氧化石墨烯-壳聚糖(氧化石墨烯含量95％)复合材料的光电子能谱(图4)对比，发现通过抽滤制备的氧化石墨烯-壳聚糖复合材料，其C-N键峰以及酰胺基团峰都显著增强，说明通过抽滤制备的氧化石墨烯-壳聚糖复合材料发生了酰胺化反应。图3中，样品名称含义为：GO表示抽滤制备的氧化石墨烯薄膜；CS表示蒸发制备的壳聚糖薄膜；GO-CS-I表示抽滤制备的氧化石墨烯-壳聚糖复合材料，氧化石墨烯含量70％；GO-CS-I表示抽滤制备的氧化石墨烯-壳聚糖复合材料，氧化石墨烯含量70％；GO-CS-II表示抽滤制备的氧化石墨烯-壳聚糖复合材料， 氧化石墨烯含量75％；GO-CS-III表示抽滤制备的氧化石墨烯-壳聚糖复合材料，氧化石墨烯含量80％；GO-CS-IV表示抽滤制备的氧化石墨烯-壳聚糖复合材料，氧化石墨烯含量90％；GO-CS-V表示抽滤制备的氧化石墨烯-壳聚糖复合材料，氧化石墨烯含量95％；GO-CS-E表示蒸发制备的氧化石墨烯-壳聚糖复合材料，氧化石墨烯含量95％。
图4为蒸发制备的氧化石墨烯-壳聚糖(氧化石墨烯含量95％)复合材料的光电子能谱。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例详细介绍本发明。但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，而且通过以下实施例的叙述，本领域的技术人员是可以完全实现本发明权利要求的全部内容。
本发明的方法实现为：首先将氧化石墨烯置于去离子水中，搅拌超声，配成均匀氧化石墨烯水溶液。将壳聚糖溶解于2％醋酸溶液中，配成均匀的壳聚糖水溶液。在搅拌条件下，缓慢的将壳聚糖溶液滴加入氧化石墨烯水溶液中。并通过超声以及NaOH溶液(0.5mol/L)调节PH＝8的方法获得均一分散氧化石墨烯-壳聚糖分散液。对上述溶液进行真空抽滤，即诱导自组装成仿生层状氧化石墨烯复合材料。进一步采用氢碘酸还原，获得仿生层状强韧一体化导电石墨烯复合材料。
所述氧化石墨烯为石墨烯的一种衍生物，表面含有羟基、羧基、环氧基团等活性基团，易溶于水；所述壳聚糖为为一种天然氨基多糖，为生物线性大分子，官能团丰富，含有大量氨基、羟基等，易于与氧化石墨烯进行界面设计。
所述氧化石墨烯-壳聚糖复合材料的厚度范围为1-10微米。
实施例1
称取10.5mg的氧化石墨烯，机械搅拌分散于20ml去离子水中，然后超声分散20分钟，呈棕色透明溶液。将0.45ml壳聚糖溶液(质量分数1％)逐滴加入氧化石墨烯溶液中，继续搅拌，在此过程中，析出棕黑色凝胶状沉淀。将此不均一的悬浊液超声处理5分钟，用0.5mol/L NaOH溶液调节PH＝8，继续超声10-15分钟，得到均一分散的氧化石墨烯-壳聚糖溶液。对上述溶液进行真空抽滤，即得到仿生层状氧化石墨烯复合材料。在此过程中，由于壳聚糖含量较多，影响了石墨烯片层在水流作用下的有序取向，故未生发化学交联。热重分析显示，氧化石墨烯质量分数为68.7％。氧化石墨烯复合材料浸入氢碘酸溶液中，25℃保持6小时。然后，用乙醇清洗，除去多余的氢碘酸，晾干即可获得仿生层状石墨烯复合材料，如图1所示。力学性能测试表明，氧化石墨烯复合材料的拉伸强度257.2MPa，韧性4.3MJm-3，电导率34.6Scm-1。
实施例2
称取11.25mg的氧化石墨烯，机械搅拌分散于20ml去离子水中，然后超声分散20分钟，呈棕色透明溶液。将0.375ml壳聚糖溶液(质量分数1％)逐滴加入氧化石墨烯溶液中，继续搅拌，在此过程中，析出棕黑色凝胶状沉淀。将此不均一的悬浊液超声处理5分钟，用0.5mol/L NaOH溶液调节PH＝8，继续超声10-15分钟，得到均一分散的氧化石墨烯-壳聚糖溶液。对上述溶液进行真空抽滤，即得到仿生层状氧化石墨烯复合材料。在此过程中，由于壳聚糖含量较多，影响了石墨烯片层在水流作用下的有序取向，故未生发化学交联。热重分析显示，氧化石墨烯质量分数为73.2％。氧化石墨烯复合材料浸入氢碘酸溶液中，25℃保持6小时。然后，用乙醇清洗，除去多余的氢碘酸，晾干即可获得仿生层状石墨烯复合材料，如图1所示。力学性能测试表明，氧化石墨烯复合材料的拉伸强度262.9MPa，韧性7.8MJm-3，电导率56.6Scm-1。
实施例3
称取12mg的氧化石墨烯，机械搅拌分散于20ml去离子水中，然后超声分散20分钟，呈棕色透明溶液。将0.3ml壳聚糖溶液(质量分数1％)逐滴加入氧化石墨烯溶液中，继续搅拌，在此过程中，析出棕黑色凝胶状沉淀。将此不均一的悬浊液超声处理5分钟，用0.5mol/LNaOH溶液调节PH＝8，继续超声10-15min，得到均一分散的氧化石墨烯-壳聚糖溶液。对上述溶液进行真空抽滤，即得到仿生层状氧化石墨烯复合材料。在此过程中，由于壳聚糖含量较多，影响了石墨烯片层在水流作用下的有序取向，故未生发化学交联。热重分析显示，氧化石墨烯质量分数为78.3％。氧化石墨烯复合材料浸入氢碘酸溶液中，25℃保持6小时。然后，用乙醇清洗，除去多余的氢碘酸，晾干即可获得仿生层状石墨烯复合材料，如图1所示。力学性能测试表明，氧化石墨烯复合材料的拉伸强度316.0MPa，韧性7.6MJm-3，电导率62.9Scm-1。
实施例4
称取13.5mg的氧化石墨烯，机械搅拌分散于20ml去离子水中，然后超声分散20分钟，呈棕色透明溶液。将0.15ml壳聚糖溶液(质量分数1％)逐滴加入氧化石墨烯溶液中，继续搅拌，在此过程中，析出棕黑色凝胶状沉淀。将此不均一的悬浊液超声处理5分钟，用0.5mol/L NaOH溶液调节PH＝8，继续超声10-15分钟，得到均一分散的氧化石墨烯-壳聚糖溶液。对上述溶液进行真空抽滤，即得到仿生层状氧化石墨烯复合材料。在此过程中，由于壳聚糖含量较多，影响了石墨烯片层在水流作用下的有序取向，故未发生化学交联。热重分析显示，氧化石墨烯质量分数为89.3％。氧化石墨烯复合材料浸入氢碘酸溶液中，25℃保持6小时。然后，用乙醇清洗，除去多余的氢碘酸，晾干即可获得仿生层状石墨烯复合材料，如图1所示。力学性能测试表明，氧化石墨烯复合材料的拉伸强度397.0MPa，韧性12.1MJm-3，电导率140.4Scm-1。
实施例5
称取14.25mg的氧化石墨烯，机械搅拌分散于20ml去离子水中，然后超声分散20分钟，呈棕色透明溶液。将0.075ml壳聚糖溶液(质量分数1％)逐滴加入氧化石墨烯溶液中，继续搅拌，在此过程中，析出棕黑色凝胶状沉淀。将此不均一的悬浊液超声处理5分钟，用0.5mol/L NaOH溶液调节PH＝8，继续超声10-15分钟，得到均一分散的氧化石墨烯-壳聚糖溶液。对上述溶液进行真空抽滤，即得到仿生层状氧化石墨烯复合材料。在此过程中，壳聚糖含量较少，石墨烯片层在水流作用下有序取向，迫使壳聚糖分子有序排列，反应位点暴露，发生化学交联。热重分析显示，氧化石墨烯质量分数为94.4％。氧化石墨烯复合材料浸入氢碘酸溶液中，25℃保持6小时。然后，用乙醇清洗，除去多余的氢碘酸，晾干即可获得仿生层状石墨烯复合材料，如图1所示。力学性能测试表明，石墨烯复合材料的拉伸强度526.7MPa，韧性17.7MJm-3，电导率155.3Scm-1。所得仿生层状石墨烯复合材料的力学性能随着氧化石墨烯的增加，不断增大，如图2中b)、c)所示。当氧化石墨烯的含量为95wt％时，仿生石墨烯复合材料的力学拉伸强度是天然鲍鱼壳(80-135MPa)的4倍，韧性是鲍鱼壳(1.8MJm-3)的10倍。从断裂形貌可以看出，复合材料层状结构明显，且石墨烯片层断裂时发生了卷曲，图3以及图4通过X射线衍射、拉曼光谱、傅里叶红外、光电子能谱等测试手段证明了氧化石墨烯片层与壳聚糖存在交联反应。
总之，本发明受鲍鱼壳微纳米多级结构和复合界面的启发，将无机相——氧化石墨烯与有机相——壳聚糖，通过真空抽滤诱导自组装的方法，仿生构筑了具有高强度、高韧性的导电层状石墨烯复合材料，其拉伸强度是天然鲍鱼壳的4倍，韧性是天然鲍鱼壳的10倍，同时还具有优异的电导率，在航空航天、电容器电极、组织工程等领域具有广泛的应用前景。
需要说明的是，按照本发明上述各实施例，本领域技术人员是完全可以实现本发明独立权利要求及从属权利的全部范围的，实现过程及方法同上述各实施例；且本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。
以上所述，仅为本发明部分具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种仿生层状强韧一体化导电石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于实现步骤如下：
(1)将壳聚糖溶液在搅拌条件下逐滴缓慢加入氧化石墨烯水溶液中，获得凝胶状析出的氧化石墨烯-壳聚糖不均一分散液；
(2)将上述氧化石墨烯-壳聚糖不均一分散液进行超声处理，并加入适量碱溶液，得到均一的氧化石墨烯-壳聚糖分散液；
(3)将步骤(2)所得的均一的氧化石墨烯-壳聚糖分散液进行真空抽滤，采用抽滤诱导自组装方法进行诱导自组装，获得化学交联的层状氧化石墨烯复合材料；
(4)改变步骤(1)中加入壳聚糖的质量，重复步骤(1)(2)(3)，调控仿生复合材料中氧化石墨烯的含量；
所述步骤(3)采用抽滤诱导自组装方法具体实现过程为：首先将超声均匀的混合液加入真空抽滤瓶中；启动真空泵，进行真空抽滤；随着抽滤的进行，氧化石墨烯在水流作用下慢慢自组装成层状结构，待抽滤完成，即得到仿生层状氧化石墨烯复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种仿生层状强韧一体化导电石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)氧化石墨烯-壳聚糖不均一分散液为新制条件下超声，且在加入碱溶液之前超声10-20分钟，使凝胶状聚沉物疏松，此时再加入浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液，调至pH ＝8，并超声20分钟即得到均一分散的氧化石墨烯-壳聚糖水分散液，总超声时间不超过40分钟。
3.根据权利要求1所述的一种仿生层状强韧一体化导电石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中调控氧化石墨烯含量分别为70％，75％，80％，90％，95％，即加入的壳聚糖的质量占氧化石墨烯和壳聚糖两者总质量的30％，25％，20％，10％，5％，通过表征不同氧化石墨烯含量的氧化石墨烯复合材料的力学性能，确定最佳性能的氧化石墨烯质量分数。
4.根据权利要求1所述的一种仿生层状强韧一体化导电石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)制备的化学交联的层状氧化石墨烯复合材料的厚度范围为1-10微米。
5.根据权利要求1所述的一种仿生层状强韧一体化导电石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中加入0.2-5毫升碱溶液调节pH ＝8。
6.根据权利要求1所述的一种仿生层状强韧一体化导电石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中壳聚糖溶液质量分数为1％，氧化石墨烯水溶液的浓度为0.5mg/mL～1.0mg/mL。
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|---|---|---|---|---|
| CN104846449B (zh) * | 2015-06-15 | 2017-11-28 | 方贞祥 | 一种基于层层自组装的仿蜘蛛丝纤维 |
| CN105175800B (zh) * | 2015-10-21 | 2018-01-30 | 中国科学技术大学 | 一种仿珍珠母结构高机械强度薄膜及其制备方法 |
| CN105419791B (zh) * | 2015-12-03 | 2017-09-29 | 温州医科大学 | 一种石墨烯量子点络合物及其制备方法以及作为钙离子检测溶液上的应用 |
| CN105536069B (zh) * | 2016-01-06 | 2018-09-04 | 四川大学 | 一种羟基磷灰石-石墨烯-壳聚糖三元交联还原复合材料及其制备方法 |
| CN108516538B (zh) * | 2018-04-20 | 2020-01-10 | 北京航空航天大学 | 一种π键和共价键有序交联超强高导电石墨烯复合薄膜的制备方法 |
| CN108695010B (zh) * | 2018-05-07 | 2020-05-19 | 北京航空航天大学 | 一种仿吻沙蚕高强度导电石墨烯复合材料的制备方法 |
| CN109385082A (zh) * | 2018-09-14 | 2019-02-26 | 安庆市泽烨新材料技术推广服务有限公司 | 导电尼龙材料及其制备方法 |
| CN109401297A (zh) * | 2018-09-14 | 2019-03-01 | 安庆市泽烨新材料技术推广服务有限公司 | 导电尼龙阻燃材料及其制备方法 |
| CN109265991A (zh) * | 2018-09-14 | 2019-01-25 | 安庆市泽烨新材料技术推广服务有限公司 | 阻燃导电尼龙复合材料及其制备方法 |
| CN109575486B (zh) * | 2018-12-24 | 2021-03-16 | 中原工学院 | 一种碳化氮/聚乙烯醇缩醛复合仿生薄膜的制备方法 |
| CN109880382B (zh) * | 2019-01-31 | 2021-04-09 | 南通纺织丝绸产业技术研究院 | 一种丝素/石墨烯复合导电薄膜及其制备方法 |
| CN110665371B (zh) * | 2019-05-30 | 2022-02-25 | 黎明职业大学 | 一种基于聚多巴胺仿生涂层的吸附光催分离多功能膜的制备方法 |
| CN110559487B (zh) * | 2019-08-08 | 2020-11-24 | 东华大学 | 一种聚柠檬酸酯高强韧热固性层状弹性体及其制备方法 |
| CN111960692B (zh) * | 2020-07-30 | 2022-07-08 | 唐山钢铁集团有限责任公司 | 一种轻量化强韧层状复合材料及其制备方法 |
| CN112138719B (zh) * | 2020-09-15 | 2023-02-21 | 绍兴文理学院 | 一种层状氧化石墨烯复合薄膜负载钯催化剂的制备方法及应用 |
| CN113278188B (zh) * | 2021-04-20 | 2022-06-03 | 浙江农林大学 | 一种高强韧应变响应氧化石墨烯导电水凝胶及其制备方法与应用 |
| CN113307618B (zh) * | 2021-06-15 | 2022-06-14 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 仿贝壳结构织构生物陶瓷及制备方法和其在成骨方面的应用 |
| CN113388253B (zh) * | 2021-06-24 | 2022-06-28 | 北京航空航天大学 | 一种仿鲍鱼壳蒙脱土-聚二甲基硅氧烷纳米复合材料的制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101474897A (zh) * | 2009-01-16 | 2009-07-08 | 南开大学 | 石墨烯-有机材料层状组装膜及其制备方法 |
| CN104017209A (zh) * | 2014-06-17 | 2014-09-03 | 北京航空航天大学 | 一种强韧一体化仿生层状石墨烯复合材料的制备方法 |
-
2015
- 2015-04-08 CN CN201510162154.5A patent/CN104927080B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101474897A (zh) * | 2009-01-16 | 2009-07-08 | 南开大学 | 石墨烯-有机材料层状组装膜及其制备方法 |
| CN104017209A (zh) * | 2014-06-17 | 2014-09-03 | 北京航空航天大学 | 一种强韧一体化仿生层状石墨烯复合材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| "Electrically conductive and mechanically strong biomimetic chitosan/reduced graphene oxide composite films";Xiluan Wang等;《Journal of Materials Chemistry》;20101231(第20期);第9032-9036页 * |
| "苏丹红I在壳聚糖一氧化石墨烯自组装膜修饰玻碳电极上的电化学行为及其测定";罗宿星等;《分析测试学报》;20121231;第31卷(第12期);第1562-1566页 * |
Also Published As
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