石墨烯（Gr）与树脂基体之间较弱的界面结合力限制了复合材料的机械承载能力和传热效率。
为了提高相容性并增强界面相互作用，山东非金属材料研究所、辽宁高性能树脂工程技术研究中心、大连理工大学研究团队采用对氨基苯甲酸和对苯胺对Gr进行了表面改性处理。此外，还合成了含氨基的石墨烯-铜异质填料（Gr-NH₂ – Cu）。
实验结果表明，引入极性基团能够有效改善Gr与PPBESK树脂基体之间的界面相互作用和结合强度，从而显著提高复合材料的整体性能。0.2-NH₂优化复合材料的弯曲强度、压缩强度、拉伸强度和层间剪切强度（ILSS）以及面外热导率（λ）分别达到1516 MPa、890 MPa、1663 MPa、65 MPa和1.884 W/(m·K)，与CF/PPBESK相比，分别提高了15%、15%、9%、12%和246%。
此外，额外引入Cu纳米颗粒能更有效地抑制石墨烯的团聚，显著增强石墨烯与树脂基体之间的界面结合，同时降低界面热阻。其中，0.2-Gr-NH 2 -Cu-3-optimal复合材料表现出最优异的综合性能，其弯曲强度、压缩强度、拉伸强度和层间剪切强度分别达到1603 MPa、940 MPa、1732 MPa和74 MPa，比碳纤维增强共聚物（酞嗪酮醚砜酮）（CF/PPBESK）复合材料高出21%、21%、14%和27%，而λ提高到2.218 W/(m·K)，比CF/PPBESK复合材料提高了307%。
亮点
- 通过简单、低成本的重氮化反应对填料进行功能化。
- 制备了含有氨基的石墨烯-铜异质结构填料。
- 复合材料的热性能和力学性能均得到显著改善。
- 揭示了复合材料热性能和力学性能的机理。
该研究以题为“Graphene-Copper Heterogeneous Filler With Amino Groups Significantly Improves the Mechanical and Thermal Conductivity of Carbon Fiber-Reinforced Copoly (Phthalazinone Ether Sulfone Ketone) Composites”发表在《Polymer Composites》
文献链接：https://doi.org/10.1002/pc.71419
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