石墨烯使聚氨酯稳坐“第五大塑料”的交椅

最近几年,国内外在研究石墨烯-聚氨酯复合材料方面乐此不疲,获得了众多性能优异的复合材料,有效扩大了聚氨酯的应用,使聚氨酯牢牢坐稳“第五大塑料”的交椅。

聚氨酯具有良好的保温、隔音、抗震性能,因而被广泛用于汽车、建筑、包装、家具、家电以及服装等众多领域中。随着时间的推移,聚氨酯的用量还在逐年增加,预计到2025年其市场规模将达到931亿美元。为了更好地满足市场需求,同时拓展聚氨酯的应用,对聚氨酯进行改性,以获得轻量化、高性能的聚氨酯复合材料成为当前市场的热点。

石墨烯使聚氨酯稳坐“第五大塑料”的交椅

石墨烯在稳定性、机械柔韧性、导电性、比表面积等方面性能优异,将石墨烯与其他材料进行复合往往能够得到具有独特、优良性能的复合材料。将石墨烯与聚氨酯结合显然也会碰撞出精彩的火花。

石墨烯使聚氨酯稳坐“第五大塑料”的交椅

最近几年,国内外在研究石墨烯-聚氨酯复合材料方面乐此不疲,获得了众多性能优异的复合材料,有效扩大了聚氨酯的应用,使聚氨酯牢牢坐稳“第五大塑料”的交椅。

轻质高性能复合泡沫

石墨烯使聚氨酯稳坐“第五大塑料”的交椅

石墨烯拥有超高的比表面积和强度,通过石墨烯改性聚氨酯能够使聚氨酯泡沫的密度降低近30%,同时有效提升材料强度,实现了聚氨酯泡沫的轻量化和强度增加。2018年,福特公司开发了一种“石墨烯增强聚氨酯泡沫”,将其应用到野马等汽车上,不仅降低了10%的部件重量,而且使噪音降低17%、机械性能增强20%、耐热性提高30%。

高效太阳能吸热材料

石墨烯使聚氨酯稳坐“第五大塑料”的交椅

通过石墨烯改性聚氨酯复合材料,能够有效提升材料的吸光性能,借助聚氨酯本身的保温性,得到高效的太阳能吸热材料,在海水淡化、太阳能发电方面潜力巨大。我国学者制备得到的一种石墨烯/聚氨酯复合材料,其太阳能光热效率在80%以上,将其作为光接收器,可实现高效太阳能蒸发发电。最近,国外开发出一种多孔氧化石墨烯聚氨酯纳米复合材料,在理想状态下其太阳能热效率高达96.5%,能够稳定地蒸发水分,是一种理想的海水淡化材料。

高性能吸油复合海绵

石墨烯使聚氨酯稳坐“第五大塑料”的交椅

石油泄漏是造成海洋环境污染的罪魁祸首之一,其处理十分困难,借助石墨烯-聚氨酯复合材料则能够有效应对该问题。通过在聚氨酯海绵中添加石墨烯能够得到高性能吸油复合海绵,该材料可以在10秒内吸收自身重量700倍的油分,并且拥有99.99%的分离效率,能够重复使用,在应对石油泄漏、油水分离等方面的应用前景良好。

高灵敏传感材料

石墨烯使聚氨酯稳坐“第五大塑料”的交椅

在聚氨酯棉中涂覆石墨烯可以得到一种具有高压感的柔性复合材料,能够用于压力传感器中,有效提升传感器的灵敏度。有研究表明,在一些低成本、低灵敏度的压力传感器上使用该复合材料,能够有效提升传感器的灵敏度,达到电子应用所需量级,同时其耐用性也显著提升,在使用1万次后依然可以稳定输出信号。可见,这种高灵敏传感材料对于降低传感器成本、提升灵敏度以及耐用性的帮助巨大,在传感器市场中大有可为。

除了上述应用之外,石墨烯聚氨酯复合材料还可被用于电磁干扰屏蔽、消音、自修复以及药物载体等众多领域中。可以看出,通过石墨烯改性聚氨酯能够得到性能优异的复合材料,有效提升了传统聚氨酯产品的性能,使聚氨酯得到了更加广阔的应用。

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