基礎材料| 有機矽和石墨烯能碰撞出怎樣的火花?

  康達科技集團(Qanta Group)是全球領先的有機矽解決方案供應商之一,致力於提供個性化的有機矽解決方案。其擁有從金屬矽到特種有機矽材料的全方位產品供應鏈。主要業務為特用化學品技術及特殊SILICONE與複合材料相關應用製程技術材料開發、設計、銷售。目前已有18年以上歷史,與全球500強企業有合作銷售經驗,是一家集科研,開發,生產及銷售為一體的國家級高新技術企業,擁有國際化品質,技術和管理及提供一條龍Silicone材料應用整合。公司擁有廣泛的銷售和研發網絡,可提供有利於未來可持續發展的創新技術和基於市場需求的解決方案。主要經營產品產品包括單體、甲基矽油、乙烯基矽油、含氫矽油、RTV-2室溫灌注模具膠、人體模型膠、LED封裝膠、電源封裝膠、商標膠、胸墊膠、密封膠等。

 

 

含有矽碳鍵Si-C且至少有一個有機基是直接與矽原子相連的化合物統稱為有機矽化合物,習慣上把通過氧、硫、氮等使有機基與矽原子相連接的化合物也當作有機矽化合物。其中以矽氧鍵-Si-O-Si-為骨架組成的聚矽氧烷品種最多、應用最為廣泛。

 

石墨烯(Graphene也是一種性能優異的新興材料,最早是在2004年由康斯坦丁·諾沃肖羅夫 (KonstantinNovoselov)和安德列·蓋姆 (Andre Geim)等人通過微機械剝離法制得的一種新型二維平面納米材料,它可以用來做其它炭質材料的基本組成單元,例如,可以將二維的石墨烯捲曲成零維富勒烯、一維的碳納米管,也可以將它重疊堆積形成三維的石墨。

 

石墨烯具有以下幾個特性:

目前已知最薄的材料:單層石墨烯厚度只有0.335nm,相當於碳原子的直徑。

比表面積超大:石墨烯的比表面積達到2630m2/g,可作為性能優異的儲能材料。

超強導電性:石墨烯中電子幾乎沒有品質,電子運動速度超過金屬導體或其他半導體中電子運動速度,因此可用做理想的導電材料。

 

導熱性強:石墨烯的熱導率達5000w/(m▪k),遠高於銀、銅、金、鋁等導熱係數極高的金屬材料,因此石墨烯可用做理想的導熱材料。

 

有機矽跟石墨烯,一個是傳統材料中的佼佼者,一個是新興材料裡的弄潮兒,均在材料行業具有舉足輕重的地位。近年來,結合有機矽跟石墨烯的研究一直都是炙手可熱,圍繞其產生的新技術、新產品、新工藝、新應用更是層出不窮。下面大致列舉幾個研究方向:

 石墨烯導熱矽橡膠:傳統的導熱矽橡膠,主要用金屬或者金屬氧化物粉末作為導熱填料,這類型材料的熱導率要比石墨烯低,因此用在導熱矽橡膠中,需要更高的填充面積。而石墨烯的高熱導率,用較低的填充面積便可使導熱矽橡膠獲得較高的導熱效果。

石墨烯/有機矽多孔納米材料:該類型材料具有非常好的熱穩定性以及散熱特性,通過石墨烯納米片跟有機矽聚合物的相互作用,該發泡材料具有非常好的耐壓縮及耐衝擊性能。

多面體低聚倍半矽氧烷(POSS)接枝氧化石墨烯(GO):多面體低聚倍半矽氧烷(POSS)跟氧化石墨烯均有非常優異的力學性能,兩者協同作用,可以起到非常好的補強效果。

有機矽絕緣彈性體跟石墨烯納米片複合材料製備可彎折感測器:矽烷偶聯劑功能化的石墨烯填料能夠增強有機矽絕緣彈性體的介電常數並降低損耗模量,該石墨烯—有機矽絕緣彈性體夾在兩層石墨烯柔性電極之間,可以獲得性能優異的可彎折感測器。

多孔石墨烯/矽橡膠複合材料用作微波吸收材料:多孔石墨烯大量的孔隙以及巨大的比表面積使得石墨烯/矽橡膠複合材料具有優異的微波吸收性能,微波在該材料介面通過多重散射跟反射而逐漸衰減。

當前,經過眾多科研工作者的持續努力,越來越多的石墨烯/有機矽複合材料被開發出來,石墨烯/有機矽複合材料新的應用也在不斷被探索。但是,石墨烯/有機矽複合材料在人們日常生活中應用的深度和廣度還遠遠未達到人們的預期。主要原因有以下兩點:

石墨烯/有機矽複合材料作為新興材料,在被開發出來之後,需要經歷較長時間的驗證期才能被大規模應用。

石墨烯/有機矽複合材料本身還存在一定的技術難題需要較長時間去攻克,例如石墨烯自身容易團聚的問題、石墨烯跟有機矽相容性差的問題。

石墨烯/有機矽複合材料,因其自身具有無可比擬的性能優勢,受到越來越多科研工作者的關注。希望國內的研究人員能夠迎頭趕上,迅速在該領域取得技術突破,開發出更多高性能的石墨烯/有機矽複合材料,提升我國在該領域的競爭力和影響力。 


 


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