1、石墨烯是一種具有優(yōu)異性能的二維碳材料，在航空航天、電子工業(yè)、傳感器等領域有著廣泛的應用前景。作為納米填料，石墨烯及其衍生物由于獨特的結(jié)構(gòu)和物理性能已被用于改善各種聚合物的機械性能或賦予其功能特性，因而受到了廣泛的關(guān)注。
　　大量研究表明，石墨烯的加入能夠有效提高聚合物的力學性能。然而，過高含量的填料會引起材料增粘，同時也會導致填料分散程度失控產(chǎn)生大量團聚，影響材料的實際應用。另外，石墨烯構(gòu)筑取向薄膜材料也有大量報道，可以通過引入其

2、他材料使得復合膜的力學性能得到優(yōu)化。在石墨烯復合材料中，石墨烯與其他材料間界面作用是影響該類石墨烯基復合材料力學性能的主要因素，如何設計石墨烯的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，并實現(xiàn)該類復合材料的控制制備等仍面臨一些挑戰(zhàn)：（1）由于較大的比表面積和π-π共軛作用，石墨烯片片之間相互堆疊，很難在基體中實現(xiàn)均勻的分散，極大限制了其優(yōu)異性能的發(fā)揮；（2）石墨烯/基體間的界面作用較差，極大削弱了兩者間的應力傳遞效率；（3）石墨烯形態(tài)結(jié)構(gòu)（如取向石墨烯、三維石墨烯結(jié)

3、構(gòu)等）和片層間相互作用的調(diào)控及其對復合材料失效行為的影響仍不清楚。
　　針對上述問題，本文將圍繞三類復合材料（硅橡膠/石墨烯帶復合材料、硅烷化二氧化硅/石墨烯復合薄膜、羧化殼聚糖/石墨烯復合薄膜），通過界面設計和片層間相互作用的調(diào)控，開展復合材料控制制備及其力學性能的優(yōu)化，實現(xiàn)石墨烯片層間和石墨烯/基體間的有效應力傳遞。相關(guān)研究工作簡述如下：
　　1.采用縱向氧化切割碳納米管（CNTs）的方法獲得氧化石墨烯納米帶（GONR）

4、，通過溶液法制備硅橡膠基復合材料（H-t-PDMS/GONR）。該復合材料在低含量時，填料分散性和界面相互作用良好。拉伸測試表明，GONR與另外兩種填料 CNT、功能化碳納米管（f-CNT）相比增強效率更高。對三種一維碳納米填料以及它們的PDMS基復合材料的微觀結(jié)構(gòu)和形貌做了相關(guān)研究，并基于以上結(jié)果討論了可能存在的機理。
　　2.對納米二氧化硅進行硅烷化處理（m-SiO2），與氧化石墨烯（GO）反應，通過真空輔助抽濾法制備m-Si

5、O2@GO復合薄膜。低含量（5wt%和10wt%）時，m-SiO2顆粒在GO片層中分散性良好，含量增加到10wt%以上，出現(xiàn)了明顯的團聚現(xiàn)象。拉伸測試表明，當m-SiO2含量為10wt%時復合膜的力學性能最好，且經(jīng)HI還原后力學性能得到進一步提高。最后，基于復合薄膜的微觀結(jié)構(gòu)和形貌進行分析，討論了m-SiO2顆粒實現(xiàn)較好增強效果的原因。
　　3.為進一步增強石墨烯薄膜的力學性能，將羧甲基殼聚糖（OCS）引入GO，通過真空輔助抽濾法