石墨烯是二維蜂窩狀網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的單原子納米材料,，具有優(yōu)良的光透性、力學(xué)和導(dǎo)電性,。良好性質(zhì)使它成為理想基體材料,，易與其它功能材料復(fù)合。結(jié)構(gòu)完整的石墨烯難以溶解和融化,，且由于π-π鍵和范德華力存在導(dǎo)致其存在易團聚,、分散性差，微觀難操作等問題,。

如何對石墨烯進行功能化改性和石墨烯基材料制造,，成為制約石墨烯基材料開發(fā)的關(guān)鍵。目前開發(fā)石墨烯基材料的關(guān)鍵技術(shù)主要有以下幾種：

表面功能化技術(shù)

表面功能化技術(shù)通過化學(xué)方法對石墨烯及其衍生物表面功能化修飾,，從而提高其分散性和其他組合的相容性,。表面功能化操作簡單，應(yīng)用廣泛,，可改善傳統(tǒng)石墨烯由于受范德華力作用分離困難,、熱穩(wěn)定性差等問題。常用方法包括共價鍵功能化,、非共價鍵功能化等,。

1)非共價鍵功能化主要通過π-π鍵，氫鍵與其他化學(xué)物質(zhì)相互作用對石墨烯及其衍生物進行表面改性,。

2)共價鍵功能化主要通過氧化石墨烯表面存在的-COOH,、-OH、C=C鍵與其他物質(zhì)發(fā)生酯化反應(yīng),、酰胺反應(yīng)和聚合反應(yīng)等化學(xué)反應(yīng)對石墨烯進行改性,。

伽馬射線輻照技術(shù)

伽馬射線輻照技術(shù)是一種通過非接觸式引發(fā)物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)的新型改性技術(shù),，為石墨烯基材料的制備研究提供了新的方向。相較于傳統(tǒng)制備方式,，伽馬射線輻照技術(shù)綠色環(huán)保,，安全可靠。常見伽馬射線輻照技術(shù)包括液相輻照和固相輻照,。

1)液相輻照技術(shù)是伽馬射線作用于液體溶劑，所產(chǎn)生的輻解產(chǎn)物再作用于材料或其他功能分子引起后續(xù)化學(xué)反應(yīng),，如還原反應(yīng),、氧化降解、聚合反應(yīng)等,，常用的液體溶劑有二甲基甲酰胺,、乙二胺等,。

2)固相輻照技術(shù)是伽馬射線直接照射材料和功能分子所引起的原初反應(yīng),，或作用于氣體介質(zhì)產(chǎn)生的自由基引起的物理化學(xué)變化。

自組裝技術(shù)

自組裝技術(shù)主要包括水熱還原自組裝法,、化學(xué)還原自組裝法和冷凍干燥自組裝法,，主要以GO或rGO為前驅(qū)體，利用rGO的疏水性和π-π的耦合作用相互搭建制得石墨烯基材料,。自組裝法實現(xiàn)石墨烯結(jié)構(gòu)的規(guī)律性,，可提升石墨烯的電學(xué)性能，但受反應(yīng)容器的限制,，大規(guī)模制備困難,。

模板合成技術(shù)

模板的合成技術(shù)主要分為硬模板和軟模板合成法。硬模板法是利用材料表面作為模板填充到模板的單體進行化學(xué)反應(yīng),，除去模板得到特定的結(jié)構(gòu)材料,；軟模板法是物體與由前驅(qū)物在液相中產(chǎn)生的中間體相互作用形成納米材料。近年來模板法一般是結(jié)合自組裝法,、氣相沉積等方法聯(lián)合制備石墨烯基復(fù)合材料,。

模板合成法以模板為載體，可以嚴(yán)格控制材料的大小和形狀,，操作簡單,，但石墨烯的導(dǎo)向生長模板作用難以控制。在硬模板合成中,，需用強酸強堿去除模板,，可能破壞復(fù)合材料結(jié)構(gòu)影響其性能。

3D打印技術(shù)

3D打印技術(shù)是一種基于精確物理復(fù)制和快速成型的增材制造工藝,。常見用于制造石墨烯基復(fù)合材料的典型技術(shù)有噴墨打印成型,、熔融沉積快速成型等,。

石墨烯基材料的3D打印制作具有精度高、結(jié)構(gòu)可設(shè)計,、可大規(guī)模制造等特點,，同時解決了自組裝法、模板法等可控性差,、微觀結(jié)構(gòu)混亂等問題,，充分發(fā)揮石墨烯力學(xué)、光學(xué)等優(yōu)良性能,，提高其在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍,，但由于制備方式單一，目前很難實現(xiàn)復(fù)合工藝,。

粉末冶金技術(shù)

粉末冶金技術(shù)制備石墨烯基材料是將金屬粉末,、非金屬粉末與石墨烯微片粉末經(jīng)攪拌、壓制成型后在一定條件下燒結(jié)成型的材料加工技術(shù),。合理控制石墨烯的含量以及工藝參數(shù)可避免石墨烯發(fā)生團聚現(xiàn)象,，提高材料性能。

粉末冶金法材料用量少,，所得材料力學(xué)性能高,，并且可解決通過自組裝法制備的石墨烯材料所出現(xiàn)的穩(wěn)定性差、晶化程度低等問題,，但粉末冶金法制備的復(fù)合材料會出現(xiàn)一些孔洞,，致密度低的現(xiàn)象，且粉末冶金法屬于高溫工藝,，耗能大,，流程復(fù)雜，不利于節(jié)能減排,。

參考資料：

王雅珍. 石墨烯制備及應(yīng)用研究進展

雷慧茹. 石墨烯的物理性質(zhì)及應(yīng)用研究

李淑萍. 探究石墨烯的制備,、特性與應(yīng)用前景

王浩. 石墨烯研究進展及其應(yīng)用現(xiàn)狀

徐秀娟. 基于石墨烯功能材料的制備與性能研究

趙正. 石墨烯的功能化改性及其復(fù)合材料的應(yīng)用研究

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/江岸）

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