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構造界面犧牲鍵和隱含長度、改善石墨烯復合材料的力學性質。

    材料的強度和韌性往往是有些矛盾的。石墨烯具有突出的力學性質和大的比表面積，因而是改進聚合物材料力學性質的極好選擇，這在復合材料界面為共價連接時尤其顯著。然而，這樣的界面往往也限制了高分子的鏈段運動，導致材料韌性的顯著降低。在優(yōu)化復合材料的力學性質時，人們通常期望在實現(xiàn)有效界面載荷轉移的前提下盡可能確保高分子鏈段的活動能力。受生物復合材料的啟發(fā)，盧紅斌副教授近來提出了優(yōu)化石墨烯基復合材料力學性質的新途徑。通過對石墨烯表面進行共價和非共價齊聚物短鏈修飾，可以在復合材料中構建類似于珍珠質或天然骨中存在的犧牲鍵和隱含長度。在加載時，界面層中犧牲鍵的斷裂和隱含長度的釋放使得復合材料在顯著改進強度和模量的同時，仍可保持與純聚合物材料相當?shù)臄嗔焉扉L。這一工作目前已經作為Journal of Materials Chemistry的封面論文發(fā)表（Zhongxin Chen, Hongbin Lu*, Journal of Materials Chemistry, 2012, 22(25): 12479 -12490）。

多功能的超疏水石墨烯-聚合物復合膜。

    生物表面往往集成有多種功能，相比之下，許多人工薄膜材料則缺乏類似的多功能性。石墨烯的二維幾何特性和突出的電、熱性質為實現(xiàn)多功能復合薄膜提供了可能。他們提出一種簡單的溶液沉積方法可方便地制備石墨烯基多功能復合薄膜。他們發(fā)現(xiàn)這樣的薄膜可以采用滴涂、刷涂等方式沉積在金屬網、聚合物薄膜或紙的表面上，薄膜的水接觸角可達159°，電導率可達65.6 S/cm，比電磁屏蔽效率是金屬銅的4倍。此外，這種復合薄膜是多孔的，密度僅為0.76 g/cm3，對體積比為1：1～1：15正辛烷/水混合液的分離效率可達98%以上，且具有突出的化學和熱穩(wěn)定性。該方法可以方便地拓展到其它二維片狀納米顆粒體系，如蒙脫土-聚合物復合薄膜也顯示了良好的超疏水性，其水接觸角可達161°。相關工作已經發(fā)表在Journal of Materials Chemistry上（Ming Fang, Zhiyong Tang, Hongbin Lu*, Steven Nutt, Journal of Materials Chemistry, 2012, 22(1): 109-114）。