石墨烯是二維蜂窩狀網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的單原子納米材料，具有優(yōu)良的光透性、力學和導電性。良好性質(zhì)使它成為理想基體材料，易與其它功能材料復合。結(jié)構(gòu)完整的石墨烯難以溶解和融化，且由于π-π鍵和范德華力存在導致其存在易團聚、分散性差，微觀難操作等問題。
如何對石墨烯進行功能化改性和石墨烯基材料制造，成為制約石墨烯基材料開發(fā)的關(guān)鍵。目前開發(fā)石墨烯基材料的關(guān)鍵技術(shù)主要有以下幾種：
表面功能化技術(shù)
表面功能化技術(shù)通過化學方法對石墨烯及其衍生物表面功能化修飾，從而提高其分散性和其他組合的相容性。表面功能化操作簡單，應用廣泛，可改善傳統(tǒng)石墨烯由于受范德華力作用分離困難、熱穩(wěn)定性差等問題。常用方法包括共價鍵功能化、非共價鍵功能化等。
1)非共價鍵功能化主要通過π-π鍵，氫鍵與其他化學物質(zhì)相互作用對石墨烯及其衍生物進行表面改性。
2)共價鍵功能化主要通過氧化石墨烯表面存在的-COOH、-OH、C=C鍵與其他物質(zhì)發(fā)生酯化反應、酰胺反應和聚合反應等化學反應對石墨烯進行改性。
伽馬射線輻照技術(shù)
伽馬射線輻照技術(shù)是一種通過非接觸式引發(fā)物質(zhì)化學反應的新型改性技術(shù)，為石墨烯基材料的制備研究提供了新的方向。相較于傳統(tǒng)制備方式，伽馬射線輻照技術(shù)綠色環(huán)保，安全可靠。常見伽馬射線輻照技術(shù)包括液相輻照和固相輻照。
1)液相輻照技術(shù)是伽馬射線作用于液體溶劑，所產(chǎn)生的輻解產(chǎn)物再作用于材料或其他功能分子引起后續(xù)化學反應，如還原反應、氧化降解、聚合反應等，常用的液體溶劑有二甲基甲酰胺、乙二胺等。
2)固相輻照技術(shù)是伽馬射線直接照射材料和功能分子所引起的原初反應，或作用于氣體介質(zhì)產(chǎn)生的自由基引起的物理化學變化。
自組裝技術(shù)
自組裝技術(shù)主要包括水熱還原自組裝法、化學還原自組裝法和冷凍干燥自組裝法，主要以GO或rGO為前驅(qū)體，利用rGO的疏水性和π-π的耦合作用相互搭建制得石墨烯基材料。自組裝法實現(xiàn)石墨烯結(jié)構(gòu)的規(guī)律性，可提升石墨烯的電學性能，但受反應容器的限制，大規(guī)模制備困難。
模板合成技術(shù)
模板的合成技術(shù)主要分為硬模板和軟模板合成法。硬模板法是利用材料表面作為模板填充到模板的單體進行化學反應，除去模板得到特定的結(jié)構(gòu)材料；軟模板法是物體與由前驅(qū)物在液相中產(chǎn)生的中間體相互作用形成納米材料。近年來模板法一般是結(jié)合自組裝法、氣相沉積等方法聯(lián)合制備石墨烯基復合材料。
模板合成法以模板為載體，可以嚴格控制材料的大小和形狀，操作簡單，但石墨烯的導向生長模板作用難以控制。在硬模板合成中，需用強酸強堿去除模板，可能破壞復合材料結(jié)構(gòu)影響其性能。
3D打印技術(shù)
3D打印技術(shù)是一種基于精確物理復制和快速成型的增材制造工藝。常見用于制造石墨烯基復合材料的典型技術(shù)有噴墨打印成型、熔融沉積快速成型等。
石墨烯基材料的3D打印制作具有精度高、結(jié)構(gòu)可設計、可大規(guī)模制造等特點，同時解決了自組裝法、模板法等可控性差、微觀結(jié)構(gòu)混亂等問題，充分發(fā)揮石墨烯力學、光學等優(yōu)良性能，提高其在相關(guān)領域的應用范圍，但由于制備方式單一，目前很難實現(xiàn)復合工藝。
粉末冶金技術(shù)
粉末冶金技術(shù)制備石墨烯基材料是將金屬粉末、非金屬粉末與石墨烯微片粉末經(jīng)攪拌、壓制成型后在一定條件下燒結(jié)成型的材料加工技術(shù)。合理控制石墨烯的含量以及工藝參數(shù)可避免石墨烯發(fā)生團聚現(xiàn)象，提高材料性能。
粉末冶金法材料用量少，所得材料力學性能高，并且可解決通過自組裝法制備的石墨烯材料所出現(xiàn)的穩(wěn)定性差、晶化程度低等問題，但粉末冶金法制備的復合材料會出現(xiàn)一些孔洞，致密度低的現(xiàn)象，且粉末冶金法屬于高溫工藝，耗能大，流程復雜，不利于節(jié)能減排。
參考資料：
王雅珍. 石墨烯制備及應用研究進展
雷慧茹. 石墨烯的物理性質(zhì)及應用研究
李淑萍. 探究石墨烯的制備、特性與應用前景
王浩. 石墨烯研究進展及其應用現(xiàn)狀
徐秀娟. 基于石墨烯功能材料的制備與性能研究
趙正. 石墨烯的功能化改性及其復合材料的應用研究
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/江岸）
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