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材料与应用 周成飞·石墨烯 - 聚酰亚胺纳米复合材料的制备及应用研究进展
图 1 用不同胺官能化的石墨烯原位聚合法制备石墨烯 / 聚酰亚胺纳米复合材料的过程
等 [6] 则通过溶液共混，将具有光敏性的功能化氧化石 阻率逐渐降低。使用 1.0%（质量分数）的 GO 制备
墨烯（FGO）掺入光敏聚酰亚胺基体中，制备了可光 的 GS-PI 复合薄膜的表面电阻率降至 106 Ω，此后趋
交联的纳米复合膜，并且，通过紫外光辐照得到交联 于稳定 . 在 GO 不高于 0.6%（质量分数）的用量下制
的复合膜（图 3）。研究结果表明，FGO 在聚酰亚胺 备的复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长率可发生同步增
基体中分散良好，并通过光化学反应有效地与聚酰亚 加 ；至 GO 用量为 0.6%（质量分数）二者的增强都达
胺主链共价键合。 到最高值。此后继续增加 GS 含量，拉伸模量持续提
另外，Yoonessi 等 [7] 还通过溶液共混制备了力学 高，断裂伸长率出现下降。并且，在实验涉及的范围内，
性能优于纯聚酰亚胺树脂的柔性石墨烯 - 聚酰亚胺纳 复合薄膜保持良好的延展性和热稳定性。
米复合材料，石墨烯含量为 0.1%~4%（质量分数）。
具体是采用逐步缩聚和热酰亚胺化方法将酰亚胺部分 2 主要应用
接枝到胺基功能化的石墨烯上。酰亚胺功能化石墨烯 2.1 传感器
与 N-甲基-2- 吡咯烷酮具有良好的相容性。石墨烯 Qin 等 [9] 曾通过水溶性聚酰亚胺的引入将脆性石
聚酰亚胺纳米复合材料的动态存储模量随石墨烯含量 墨烯气凝胶转化为超柔性 3D 结构，采用冷冻铸造和
的增加而线性增加。并且，石墨烯的加入可改善聚酰 热退火技术制备了石墨烯 / 聚酰亚胺纳米复合材料。
亚胺纳米复合材料的热稳定性。而张立彬等 [8] 还先制 所得材料表现出低密度、优异的柔韧性、具有高恢复
备可均匀分散于 N,N’- 二甲基甲酰胺 (DMF) 中的氧 率的超弹性和超常的可逆压缩性。石墨烯和聚酰亚胺
化石墨烯片 (GO)，将 GO 的 DMF 分散液与聚酰胺酸 之间的协同效应赋予弹性体具有理想的导电性、显著
(PAA)的 DMF 溶液进行液相共混，然后流延成膜制 的压缩灵敏度和优异的耐久稳定性。并指出这种石墨
得 GO-PAA 复合薄膜，最后将 PAA 进行热酰亚胺化 烯 / 聚酰亚胺纳米复合材料在压缩、弯曲、拉伸、扭
处理，在此过程中 GO 被原位还原为石墨烯 (GS)，从 转变形等条件下的多功能应变传感器中具有潜在的应
而获得石墨烯 - 聚酰亚胺 (GS-PI) 复合薄膜。结果 用前景。
表明，随着 GS 含量的增加 GS-PI 复合薄膜的表面电 此外，Jia 等 [10] 还用一种简单有效的方法成功制
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2019 第 45 卷 ·33·
