一种石墨烯纸复合材料制造技术

本发明专利技术提供了一种石墨烯纸复合材料，属于石墨烯纸应用技术领域。本发明专利技术提供的石墨烯纸复合材料，包括层叠设置的石墨烯纸层和树脂层。本发明专利技术提供的石墨烯纸复合材料具有优异的除冰和阻燃性能，能够应用于阻燃、除冰、监测树脂成型过程和监测树脂健康状况。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯纸复合材料
本专利技术涉及石墨烯纸应用
，尤其涉及一种石墨烯纸复合材料。
技术介绍
石墨烯纸是一种基于石墨烯的二维材料，密度小，强度和硬度高，具有优异的柔韧性和可折叠性，并且还是一种环保材料。而石墨烯为sp2杂化碳原子网状连接而成的最薄二维原子晶体材料，由于石墨烯特殊的结构，使石墨烯纸具有各种优异的力学、热学、电学特性和极高的杨氏模量及断裂应力。在传感器、复合材料、可穿戴智能设备领域有着非常大的应用前景。树脂基复合材料是由以高分子有机聚合物为基体的纤维增强材料，通常使用玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维作为增强体。树脂基复合材料在航空、汽车、海洋工业中有广泛的应用。在石墨烯改性复合材料的研究中，大都是通过将石墨烯直接与复合材料进行掺杂，进而扩展其应用。这些制备石墨烯复合材料的方法由于对石墨烯的分散均匀性要求较高，并且过程繁琐，得不到有效的推广应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种石墨烯纸复合材料，本专利技术提供的石墨烯纸复合材料，具有优异的综合性能，能够应用于阻燃、除冰、监测树脂成型过程和树脂结构健康监测。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供一种石墨烯纸复合材料，包括层叠设置的石墨烯纸层和树脂层。优选地，所述石墨烯纸复合材料中树脂层为多层，所述石墨烯纸位于多层树脂层之间。优选地，所述树脂层的材质包括热固性树脂、热固性树脂预浸料、热塑性树脂或热塑性树脂预浸料。优选地，所述树脂层的材质包括纤维环氧树脂或纤维环氧树脂预浸料。优选地，所述纤维环氧树脂或纤维环氧树脂预浸料中的纤维包括玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、高密度聚乙烯纤维。本专利技术还提供了上述技术方案所述石墨烯纸复合材料的制备方法，包括以下步骤：通过粘结或固化得到所述石墨烯纸复合材料；所述固化包括烘箱固化或焦耳热自固化。本专利技术还提供了上述技术方案所述石墨烯纸复合材料在阻燃领域中的应用。本专利技术还提供了上述技术方案所述石墨烯纸复合材料在除冰领域中的应用。本专利技术还提供了上述技术方案所述石墨烯纸复合材料在监测树脂成型中的应用。本专利技术还提供了上述技术方案所述石墨烯纸复合材料在树脂结构健康监测中的应用。本专利技术提供了一种石墨烯纸复合材料，包括层叠设置的石墨烯纸层和树脂层。本专利技术的石墨烯纸复合材料具有优异的综合性能，如阻燃性、除冰性和传感性，广泛应用于阻燃、除冰、监测树脂成型和监测树脂结构健康领域。实施例的数据表明，本专利技术提供的石墨烯纸复合材料在30秒后起燃；石墨烯纸复合材料上的冰块在300s内融化；本专利技术的石墨烯纸复合材料还可以有效对树脂成型过程进行监测；同时，对树脂进行结构健康监测。附图说明图1为实施例1的石墨烯纸复合材料及玻璃纤维环氧树脂的阻燃测试效果图；图2为实施例2的石墨烯纸复合材料及玻璃纤维环氧树脂除冰测试效果图；图3为实施例3石墨烯纸复合材料焦耳热固化前后图片以及焦耳热自固化加热温度和功率关系图；图4为焦耳热自固化得到石墨烯纸复合材料和烘箱固化得到的石墨烯纸复合材料力学性能对比图；图5为实施例4的石墨烯纸复合材料监测树脂固化成型过程的数据图；图6为实施例5的石墨烯纸复合材料监测树脂结构健康的数据图。具体实施方式本专利技术提供了一种石墨烯纸复合材料，包括层叠设置的石墨烯纸层和树脂层。在本专利技术中，所述树脂层的材质优选包括热固性树脂、热固性树脂预浸料、热塑性树脂或热塑性树脂预浸料。在本专利技术中，所述树脂层的材质优选包括纤维环氧树脂或纤维环氧树脂预浸料。在本专利技术中，所述纤维环氧树脂或纤维环氧树脂预浸料中的纤维优选包括纤维环氧树脂或纤维环氧树脂预浸料中的纤维包括玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维或高密度聚乙烯纤维。本专利技术对所述石墨烯纸的制备方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的石墨烯纸制备方法即可，具体的，如采用氧化还原法或激光诱导法。在本专利技术中，采用激光诱导法制备石墨烯纸的方法优选包括以下步骤：采用激光诱导还原聚酰亚胺纸，得到石墨烯纸；所述激光诱导的激光优选为连续激光或脉冲激光；所述激光诱导的激光器优选包括气体激光器、固体激光器、半导体激光器；所述激光诱导的激光聚焦距离优选为33.1～43.1mm；所述激光诱导的功率优选为0.25～25W；所述激光诱导的扫描速度优选为2.54～254mm/s；所述激光诱导的打印分辨率优选为10～1000；对所述聚酰亚胺纸的单面或双面进行激光诱导还原；所述激光诱导的氛围优选包括空气、氧气、氢气或惰性气体。在本专利技术中，所述石墨烯纸复合材料中的树脂层优选为多层，所述石墨烯纸位于多层树脂层之间。本专利技术对石墨烯纸层和树脂层的厚度没有特殊的限定，本领域技术人员根据实际需要进行选择即可。本专利技术还提供了上述技术方案所述石墨烯纸复合材料的制备方法，包括以下步骤：通过粘结或固化得到所述石墨烯纸复合材料；所述固化包括烘箱固化或焦耳热自固化。在本专利技术中，当所述树脂层的材质为热固性树脂或热塑性树脂时，所述石墨烯纸复合材料优选通过粘结得到；所述粘结的试剂优选包括室温固化型胶黏剂或室温压敏型胶黏剂。在本专利技术中，当所述树脂层的材质为热固性树脂预浸料或热塑性树脂预浸料时，所述石墨烯纸复合材料通过固化得到。在本专利技术中，所述固化的时机优选在石墨烯纸复合材料成型过程中进行，即对包括热固性树脂预浸料或热塑性树脂预浸料中的一种与石墨烯纸的复合材料进行固化，使热固性树脂预浸料或热塑性树脂预浸料固化，进而形成最终的石墨烯纸复合材料。在本专利技术中，所述固化优选包括烘箱固化或焦耳热自固化。在本专利技术中，所述烘箱固化的温度优选为140℃。在本专利技术中，所述焦耳热自固化的步骤包括：在所述石墨烯纸两侧连接电极，通入电流，通过石墨烯纸的自发热，使热塑性树脂预浸料或热固性树脂预浸料进行固化。在本专利技术中，所述电流优选为0.45A。本专利技术采用固化法制备石墨烯纸复合材料时，对所述石墨烯复合材料转移所用的基板、防粘布没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的基板和防粘布即可，具体的，如基板采用铝基板，防粘布采用高温布。本专利技术还提供了上述技术方案所述石墨烯纸复合材料在阻燃领域中的应用。本专利技术还提供了上述技术方案所述石墨烯纸复合材料在除冰领域中的应用。本专利技术还提供了上述技术方案所述石墨烯纸复合材料在监测树脂成型中的应用。在本专利技术的实施例中，所述应用优选包括以下步骤：所述石墨烯纸复合材料为石墨烯纸位于玻璃纤维环氧树脂预浸料中间；在石墨烯纸的两侧连接电极通入电流，使玻璃纤维环氧树脂预浸料固化。由于玻璃纤维环氧树脂预浸料在不同温度下成型前流动时间的不同，所以其固化总时间不同，所以玻璃纤维环氧树脂预浸料固化时间的长短导致石墨烯纸电阻变化的时间分布不同，以此来进行监测树脂成型过程。本专利技术还提供了上述技术方案所述石墨烯纸复合材料在监测树脂结构健康中的应用。在本专利技术的实施例中，所述应用优选包括以下步骤：所述石墨烯纸复合材料为石墨烯纸位于两层玻璃纤维环氧树脂预浸料之间；将石墨烯纸复合材料在烘箱中进行固化，得到成型后的石墨烯纸复合材料；将所述石墨烯纸复合材料切割成哑铃型，在哑铃状石墨烯纸复合材料两侧施加拉力，通过观察石墨烯纸复合材料的电阻变化，来监测树脂结构健康状况。在本专利技术中，所述固化的温度优选为140℃。在本专利技术中，随着施加在石墨烯纸复合材料的形变增本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯纸复合材料，包括层叠设置的石墨烯纸层和树脂层。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯纸复合材料，包括层叠设置的石墨烯纸层和树脂层。2.根据权利要求1所述的石墨烯纸复合材料，其特征在于，所述树脂层为多层，所述石墨烯纸层位于多层树脂层之间。3.根据权利要求1所述的石墨烯纸复合材料，其特征在于，所述树脂层的材质包括热固性树脂、热固性树脂预浸料、热塑性树脂或热塑性树脂预浸料。4.根据权利要求3所述的石墨烯纸复合材料，其特征在于，所述树脂层的材质包括纤维环氧树脂或纤维环氧树脂预浸料。5.根据权利要求4所述的石墨烯纸复合材料，其特征在于，所述纤维环氧树脂或纤维环氧树脂预浸料中...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗斯达，王亚楠，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11