本書涉及聚合物基、陶瓷基和金屬基石墨烯增強(qiáng)納米復(fù)合材料，闡述它們的主要制備方法、宏觀力學(xué)和微觀力學(xué)性能，熱學(xué)、燃燒學(xué)、屏蔽和電學(xué)等物理性質(zhì)。這類復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的各種表征方法技術(shù)是本書的重要內(nèi)容，包含在各不同章節(jié)中。本書著重于對(duì)聚合物基復(fù)合材料的描述，并將潛在應(yīng)用廣泛的柔性（可穿戴）復(fù)合材料單列一章。書中各章節(jié)都列出大量參考文獻(xiàn)，可供讀者作延伸閱讀。
本書讀者對(duì)象為從事納米碳復(fù)合材料研究、生產(chǎn)和應(yīng)用的科技工作者和高等院校相關(guān)專業(yè)的師生。
第1章石墨烯001
1.1概述001
1.2石墨烯的結(jié)構(gòu)和基本性質(zhì)004
1.2.1石墨烯的結(jié)構(gòu)004
1.2.2石墨烯的物理性質(zhì)006
1.2.3石墨烯的化學(xué)性質(zhì)008
1.3石墨烯的制備008
1.3.1剝離法008
1.3.2外延生長(zhǎng)法009
1.3.3化學(xué)氣相沉積法011
1.3.4氧化還原法013
1.4石墨烯的表征015
1.4.1拉曼光譜術(shù)015
1.4.2電子顯微術(shù)、電子衍射花樣和電子能量損失譜023
1.4.3原子力顯微術(shù)和掃描隧道顯微術(shù)026
1.4.4光學(xué)顯微術(shù)029
1.4.5成分分析030
參考文獻(xiàn)034
第2章氧化石墨烯和功能化石墨烯040
2.1概述040
2.2氧化石墨烯040
2.2.1氧化石墨烯的制備041
2.2.2氧化石墨烯的表征042
2.2.3氧化石墨烯的性質(zhì)048
2.3功能化石墨烯051
2.3.1共價(jià)鍵功能化051
2.3.2非共價(jià)鍵功能化057
2.3.3無機(jī)納米顆粒功能化059
2.3.4納米碳功能化060
2.3.5功能化石墨烯的表征067
參考文獻(xiàn)082
第3章石墨烯/聚合物納米復(fù)合材料的制備與表征087
3.1概述087
3.2熔融共混法089
3.2.1概述089
3.2.2典型流程和增容劑的作用090
3.2.3橡膠基納米復(fù)合材料092
3.3溶液共混法101
3.3.1概述101
3.3.2溶液共混102
3.3.3膠乳共混107
3.3.4功能化石墨烯的使用108
3.4原位聚合法110
3.4.1概述110
3.4.2環(huán)氧樹脂基納米復(fù)合材料111
3.4.3聚氨酯基納米復(fù)合材料112
3.4.4聚酰胺6基納米復(fù)合材料116
3.4.5聚苯乙烯基納米復(fù)合材料121
3.4.6聚甲基丙烯酸甲酯基納米復(fù)合材料124
參考文獻(xiàn)128
第4章石墨烯/聚合物納米復(fù)合材料的力學(xué)性能133
4.1概述133
4.2拉伸力學(xué)性能134
4.2.1拉伸力學(xué)性能的表征134
4.2.2應(yīng)力-應(yīng)變曲線134
4.2.3石墨烯片大小對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響139
4.2.4石墨烯片取向?qū)?fù)合材料力學(xué)性能的影響141
4.3力學(xué)性能的理論預(yù)測(cè)147
4.3.1Halpin-Tsai模型147
4.3.2均勻應(yīng)力-均勻應(yīng)變模型150
4.3.3Mori-Tanaka模型150
4.4動(dòng)態(tài)力學(xué)性能151
4.5抗壓曲性能153
4.6斷裂韌性155
4.6.1韌性的定量描述155
4.6.2環(huán)氧樹脂基納米復(fù)合材料157
4.6.3聚酰胺基納米復(fù)合材料161
4.6.4石墨烯/碳納米管/PVA納米復(fù)合材料163
4.6.5高強(qiáng)度、高韌性納米復(fù)合材料164
4.7增韌機(jī)制167
4.7.1裂紋轉(zhuǎn)向167
4.7.2裂紋釘扎168
4.7.3脫結(jié)合和拉出169
4.7.4裂紋搭橋172
4.7.5微開裂和塑性區(qū)分支174
4.7.6裂紋尖端的鈍化174
4.7.7斷裂機(jī)制的表征174
4.8疲勞阻抗176
4.8.1疲勞阻抗的表征176
4.8.2環(huán)氧樹脂基納米復(fù)合材料的抗疲勞性能177
4.9抗磨損性能178
參考文獻(xiàn)180
第5章石墨烯/聚合物納米復(fù)合材料的界面行為185
5.1概述185
5.2界面行為的表征技術(shù)186
5.2.1界面微結(jié)構(gòu)的表征技術(shù)186
5.2.2界面力學(xué)行為的表征技術(shù)191
5.3石墨烯的拉曼峰行為對(duì)應(yīng)變的響應(yīng)198
5.3.1實(shí)驗(yàn)方法198
5.3.2峰頻移與應(yīng)變的函數(shù)關(guān)系199
5.4界面應(yīng)力傳遞202
5.4.1Cox模型剪切-滯后理論的有效性202
5.4.2應(yīng)變分布和界面剪切應(yīng)力203
5.4.3最佳石墨烯尺寸206
5.4.4應(yīng)變圖206
5.4.5壓縮負(fù)荷下的界面應(yīng)力傳遞207
5.4.6最佳石墨烯片層數(shù)209
5.5PDMS基納米復(fù)合材料的界面應(yīng)力傳遞215
5.6氧化石墨烯納米復(fù)合材料的界面應(yīng)力傳遞218
參考文獻(xiàn)220
第6章石墨烯/聚合物納米復(fù)合材料的物理性質(zhì)224
6.1熱學(xué)性質(zhì)224
6.1.1導(dǎo)熱性質(zhì)224
6.1.2熱穩(wěn)定性230
6.1.3尺寸穩(wěn)定性240
6.1.4阻燃性240
6.2電學(xué)性質(zhì)247
6.2.1導(dǎo)電性質(zhì)247
6.2.2介電性質(zhì)262
6.3屏蔽性質(zhì)264
6.3.1氣體屏蔽265
6.3.2液體屏蔽271
6.3.3電磁屏蔽271
參考文獻(xiàn)271
第7章石墨烯基柔性可穿戴材料277
7.1引言277
7.2柔性傳感器277
7.2.1測(cè)量原理及傳感器形式277
7.2.2柔性傳感器結(jié)構(gòu)組成278
7.2.3柔性電子應(yīng)變傳感器的傳感機(jī)制280
7.3石墨烯膜柔性材料的制備方法281
7.3.1石墨烯溶液成膜282
7.3.2CVD法成膜284
7.4石墨烯纖維285
7.4.1石墨烯纖維制備286
7.4.2石墨烯纖維的性能291
7.5應(yīng)用297
7.5.1觸覺傳感297
7.5.2電子皮膚及人造肌肉298
7.5.3人體健康監(jiān)測(cè)和醫(yī)療302
7.5.4表情識(shí)別304
7.5.5語音識(shí)別304
7.5.6智能服裝306
參考文獻(xiàn)310
第8章陶瓷基和金屬基納米復(fù)合材料315
8.1概述315
8.2石墨烯在陶瓷基體中的分散316
8.2.1分散劑及其作用316
8.2.2超聲波分散317
8.2.3球磨分散319
8.2.4攪拌分散322
8.3石墨烯/陶瓷復(fù)合材料粉體的制備方法323
8.3.1粉末工藝323
8.3.2膠體工藝326
8.3.3溶膠-凝膠工藝326
8.3.4聚合物衍生陶瓷328
8.3.5分子層級(jí)混合330
8.4石墨烯/陶瓷復(fù)合材料的燒結(jié)332
8.4.1概述332
8.4.2放電等離子體燒結(jié)332
8.4.3高頻感應(yīng)加熱燒結(jié)336
8.4.4快速燒結(jié)337
8.5幾種典型的制備方法337
8.6石墨烯/陶瓷復(fù)合材料的力學(xué)性能339
8.6.1概述339
8.6.2斷裂韌性的表征方法341
8.6.3斷裂韌性和增韌機(jī)制343
8.6.4摩擦行為354
8.7石墨烯/陶瓷復(fù)合材料的電學(xué)性質(zhì)358
8.8金屬基復(fù)合材料360
8.8.1概述360
8.8.2石墨烯/銅復(fù)合材料361
8.8.3石墨烯/鋁復(fù)合材料364
8.9微觀結(jié)構(gòu)的表征方法368
8.9.1SEM368
8.9.2TEM370
8.9.3拉曼光譜術(shù)372
參考文獻(xiàn)375
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