石墨烯表面聚酰胺链的共价接枝对复合材料导热性能影响及机理研究

The polyamide (PA) chains are covalently grafted onto graphene oxide (GO) sheets via in-situ polymerization with simultaneously thermal reduction of GO to reduced GO (RGO). The structure parameters, such as PA chains' structures, dispersion and aggregation statues on the RGO surfaces, are modified to study the influence on the thermal conductivity of the PA/graphene nanocomposites. The mechanism and the relationships between the structure and thermal conductivity of the composites will be investigated and discussed under the help of molecular simulation techneque. The successful exploration of this project is expected to provide a new polymeric material with high thermal conductivity and will expand the applications of graphene nanomaterials in the fields of polymer composites. And all of these are of great significance for national economic construction and urban safety.

通过聚酰胺（PA）原位聚合、氧化石墨烯原位热还原等方法，实现PA分子链在石墨烯表面的共价接枝；通过调节石墨烯表面PA链的结构、分布状态及聚集状态等结构参数，研究其对复合材料导热性能的影响；结合计算机模拟技术，探讨石墨烯表面的共价接枝对材料导热性能的影响机理，建立材料结构与性能之间的构效关系，从而为石墨烯复合材料导热性能的提高和调控提供理论指导，具有较高的科学意义。本项目的成功探索可望提供一种高性能的导热聚酰胺高分子复合材料，并拓展石墨烯等纳米结构材料在高分子领域中的应用研究，对于国民经济建设和国防安全具有重要意义。

本项目采用原位复合法在聚酰胺（PA）、聚苯乙烯（PS）等原位聚合的同时使氧化石墨烯原位热还原，实现了高分子链在石墨烯表面的共价接枝；研究了石墨烯表面高分子链的结构、分布状态及聚集状态等结构参数，以及石墨烯结构缺陷、表面性质和三维结构等对复合材料导热性能的影响；同时结合计算模拟，探讨了各因素对复合材料导热通路构建及对导热性能的影响机理，建立了材料结构与性能之间的构效关系，为石墨烯在导热高分子复合材料中的应用提供了理论及实践数据。项目共发表SCI收录论文16篇（均为第一标注，其中影响因子≥3.0的11篇）；相关技术申请中国发明专利5项（其中授权1项）；培养研究生6人（均已获得学位）。全面完成了项目计划书规定的研究内容和研究目标。