高分子材料的优点篇1

无机高分子矿物聚合物材料，是近年来在国际上兴起的一种新型无机非金属材料，因其结构类似天然矿物沸石，即以多种非晶质至半晶质铝硅酸盐凝胶成分的化学键陶瓷材料，也有人称为矿物聚合物或地质聚合物。

目前研究的无机高分子矿物材料已达到主要性能指标，在各方面均优于水泥和玻璃，而与传统陶瓷接近，有些声、光、电、耐腐蚀及耐高温性能上更超过金属和有机高分子材料。其生产能耗仅为陶瓷的1/20、钢材的1/70、塑料的1/150。

无机高分子矿物聚合反应理化性能

无机高分子矿物(涂料/胶粘剂)材料化学组成为铝硅酸盐，具有有机高聚物的链接结构，但其基本相呈非晶质或半晶质相，具有硅氧四面体和铝氧四面体随机分布的三维网络结构，碱金属或碱金属离子分布于网络空隙之间以平衡电价。网络的基本结构单元为铝硅氧链(-Si-O-Al-O-)、硅铝氧链(-Si-O-Al-O-Si-O-)和硅铝二硅氧链(-Si-O-Al-O-Si-O-Si-O-)等。正是由于该矿物材料具有类似有机聚合物的链状结构，且能够与矿物颗粒表面的硅氧四面体和铝氧四面体通过脱羟基作用形成化学键，因而具有无机化合物和有机化合物共同特点。

1．高强、耐高温、快硬

这是无机高分子矿物聚合物材料主要特色。矿物材料本身是氧化物网络结构体系，在1000℃～1200℃之间不氧化、不分解；另一方面，密实的氧化物网络体系可以隔绝空气，保护内部物质不被氧化。经复合改性后，材料的抗压、抗拉、抗弯曲强度都是普通水泥基材的10倍以上，同时高温性能好、不燃、隔热、保温(导热系数:0.24～0.38W/m.k)、没有毒性气体释放。最具代表性的是利用碳纤维改性无机高分子矿物聚合物材料制得的复合材料。该材料在1000℃下不氧化，在815℃时抗弯强度仍有245MPa，而密度只有1.85g/cm3，比水泥(～2.3g/cm3)、铝(2.7g/cm3)、钢(7.8g/cm3)小很多;碳纤维改性无机高分子矿物聚合物材料制得的复合材料在900℃下，抗压强度仍达40MPa。相比下，水泥在400℃下强度仅剩15～25MPa，在570℃下强度为零。有机聚合物及其纤维增强材料由于其可燃性。无机矿物聚合反应过程中，溶胶的形成和脱水反应速度比较快，网络骨架比较容易形成，另外微波、加热、干燥对反应都有促进作用,因此可快速制得高强度制品。

无机高分子矿物聚合物材料与其材料性能比较

2．耐久性优良

无机高分子矿物材料优良性能一方面源于其稳定网络结构,另一方面是因为可以完成避免普通水泥因金属离子迁移与骨料反应而引起的碱集料反应,没有膨胀(普通硅酸盐水泥混凝土在200天后因碱集料反应而膨胀,是极大的安全隐患,因而经受自然破坏的能力很强。

3．功能性多样

硅元素存在稳定的+4价态,因此无机高分子矿物材料中的硅氧四面体显电中性;铝氧四面体中的铝元素是+3价态,但却与四个氧原子结合成键,因此铝氧四面体显电负性,需要吸收体系中的正离子来平衡电荷,总的结果使体系显电中性。铝离子的这一行为以及无机高分子矿物沸石材料本身的结构特点,使得该种材料具备多种功能性。

4．固定金属离子

无机高分子矿物材料的结构是由环状分子链构成的“类晶体”纳米笼结构。环状分子之间结合形成密闭的空腔(笼状),可把金属离子和其他毒性物质分割包围在空腔内;同时骨架中的铝离子也能吸附金属离子;故而金属离子还参与了无机高分子矿物材料结构的形成,因此可以更有效地固定体系中的金属离子。

无机高分子矿物材料聚合后形成网络状的硅铝酸盐结构，其聚合有毒离子的机理见下图：

5．热膨胀系数(CTE)可调

无机高分子矿物聚合物材料的Si/Al在2～20内变动时,其膨胀系数在4×106/℃～25×106/℃内变化。因此在与陶瓷(CTE:3×106/℃)、钢(CTE:11×106/℃)、铜(CTE:6×10-6/℃)、铝(CTE:24×10-6/℃)等复合时,可以通过控制无机高分子矿物体系中Si的含量来协调基质与填充物的热膨胀系数,降低因热膨胀系数不一致而产生的内应力,从而提高复合材料的使用寿命。

6．耐酸碱腐蚀性优良

此类材料在有机溶液、碱性溶液和盐水中很稳定，在浓硫酸中较稳定(HF酸除外)，在浓盐酸中稳定性差。

7．可回收再利用

由前述无机高分子矿物聚合物反应机理可以知道,无机聚合反应过程是由铝硅酸之间的脱水反应,这个反应在强碱性条件下是可逆的;另一方面,原料变成产物,除了脱水外没有损失其他的物质。当然,无机高分子矿物聚合物材料也有其缺点。与高分子材料相比,它的脆性较大。

8．原材料来源广，成本低廉

生产原料中的铝硅酸盐可采用各种硅铝质矿物和工业固体废料，如高岭土、沸石、粉煤灰、火山灰、石英砂、活性铝土矿和建筑废弃物等。

无机高分子矿物聚合物材料应用领域

无机高分子矿物聚合物材料的原材料丰富，以粘土、工业废渣或矿渣为主要原料，其生产成本低，能耗小，无污染，是环保型可持续发展材料。可使用在航空、航天、冶金、矿山、化工、建材和环保等多领域。

1．汽车、航空工业

2．塑料、冶金工业领域

3．土木工程、交通工程及各种抢修工程

高分子材料的优点篇2

关键词：单层屋面卷材，EPDM卷材，PVC卷材，TPO卷材

防水材料是建筑业及其他有关行业所需要的重要的功能材料，其中屋面防水材料通常分为5类：高聚物改性沥青基防水卷材、合成高分子防水卷材、防水涂料、密封材料、刚性防水和堵漏防水材料。其中高分子防水卷材可作单层防水，其制品一般用于单层屋面，又叫做单层屋面卷材。由于单层防水节约资源、节省能源，对环境污染少，有益于人类健康，易于施工和回收且使用期显著延长，是优良的绿色防水材料，在市场竞争中，单层材料已逐渐取代国内外市场，有资料表明[1]，在美国的屋面材料中，单层高分子防水卷材所占比例为：1979年为10%,1984年为25%,1987年48%,2006年54%,估计2007年将达到57%。单层防水材料多种多样，本文主要介绍三种目前主要的新型单层屋面防水卷材：三元乙丙橡胶（EPDM）防水卷材、聚氯乙烯(PVC)防水卷材及热塑性聚烯烃(TPO)防水卷材。虽然三者都属于高分子卷材，但在性能和使用上还是有较大的差距。

1.三种新型单层屋面卷材的介绍

在三种高分子卷材中，EPDM类属于热固性卷材，PVC和TPO类属于热塑性卷材，EPDM和PVC都表现出不同的特征，而TPO卷材则表现出比较综合的性能。

1.1EPDM防水卷材

EPDM防水卷材是以EPDM与丁基橡胶为基本原料，添加软化剂、填充补强剂、促进剂以及硫化剂等，经混炼、过滤、精炼、挤出(或压延)成型并经硫化等工序制成的片状防水材料。论文参考网。其在热固性卷材中是最主要的和最具生命力的品种，常被称为橡胶屋面的材料。具有以下特点：

（1）EPDM表现出比其他橡胶更优越的热稳定性，能在高温下长时间使用。耐低温性优越，适用温度范围广据ASTM的研究结果，在三种屋面卷材系统中，EPDM单层屋面系统按耐热性和耐紫外线名列第一；

（2）由于没有双键，EPDM表现出非常良好的耐臭氧性，几乎不会发生龟裂；

（3）EPDM卷材使用寿命长，有在很强的阳光下持续暴露的能力以及抵抗其它导致卷材损坏的化学物的能力；

（4）EPDM有比较强的耐溶剂性和耐酸碱性，因此，EPDM卷材可以广泛地用于防腐领域。另外，EPDM密度小，作为防水卷材可以减轻屋顶结构的负荷[2]；

1.2PVC防水卷材

PVC防水卷材的主要原料为PVC树脂、增塑剂、稳定剂及其他助剂，按成型方法可分为压延法和涂布法，按产品结构可分为有织物增强型和无织物增强型。PVC防水卷材具有以下优点：

（1）易焊接，这是PVC防水卷材最大的特点，其相互搭接处可用自动控温的焊枪或焊机热焊，解决了EPDM防水卷材的搭接难题，给施工带来了很大的方便；

（2）低能耗。热塑性卷材的安装和焊缝焊接便捷，所需能耗低，且不产生废料；

（3）PVC卷材耐化学腐蚀，抗菌，防霉，耐磨性优良；它的主链无双键结构，因而耐臭氧性优良。

基于这些优点，刘先南[3]报道了PVC防水卷材在机场航站楼基础工程结构外防水中的应用，结果发现：与传统的改性沥青防水卷材相比，PVC防水卷材施工方便，接缝处连接均匀、密实牢靠，并且节约材料。在工程验收后的几年内，PVC卷材防水层渗水较少，特别是在变形缝、施工缝、后浇带和结构复杂处很少出现渗水现象。

但是，PVC卷材一般需要添加增塑剂使用，在卷材达到服务寿命前，而发生增塑剂迁移的现象，使产品变色和脆化，减少寿命。同时要在其中加改性材料改善PVC卷材的温度稳定性。

1.3TPO防水卷材

TPO防水卷材的主要原料包括聚烯烃、软化剂和多种添加剂，通过特殊的聚合工艺加工而成。由于其通常由橡胶组分作为软化剂，一般选用EPDM；聚烯烃组分主要为聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE），TPO卷材不但具有EPDM类的物理性能，同时又有PVC类的可焊接性，它不含增塑剂，具有优异的耐候性、耐臭氧、耐紫外线及良好的耐高温和耐冲击性能，可用普通热塑性塑料加工设备进行成型加工，具有加工简便、成本低、可连续生产及边角余料可回收利用等优点，且它可以用任意色调染色，不仅美观，还可以利用白色膜反射日光表面来节能，是功能最为齐全的防水卷材，也是最为理想的环保防水材料，一经问世就受到发达国家的青睐，发展相当迅速。

TPO的高品质的性能也使得它的价格比较贵，但从一种环保的综合性优质防水材料来看，其经济性还是相当高的。论文参考网。

2.三种新型卷材的对比

EPDM属于热固性塑料，其热稳定性较好，但不易焊接成型，需加胶粘剂；PVC属于热塑性塑料，容易焊接，易于施工与回收利用，但其容易受温度影响，且易发生增塑剂的迁移；TPO是用橡胶作软化剂的热塑性塑料，不但有良好的可焊性，而且有较好的物理稳定性能，综合了EPDM和PVC的主要性能，但其价格较贵。

综合三种卷材不同性能，TPO卷材表现出较大优势，它与EPDM防水卷材相比时，TPO卷材的防穿刺性更好，泛水可以焊接，接缝的耐久性和强度更好，可提供持久的白色或浅色，表现更好的耐久性。与PVC防水卷材相比时，TPO防水卷材在耐候性、反射性和热焊接方面两者相当，但TPO防水卷材可提供更好的耐穿刺性、耐化学性及环境效益。在TPO的配方中没有添加增塑剂，TPO柔性保持率高，这是TPO的另一个固有优势[4]。论文参考网。

PVC卷材也有其优势，在屋顶整个寿命期间，PVC系统的防水完好性优于TPO系统。不是所有的屋顶都能做到排水顺畅，在绝对水平”的屋顶上可能发生积水现象，使用PVC较为适宜。而TPO卷材适宜与有一定斜度的屋面上。防火功能是屋面系统中的一项关键准则，EPDM卷材固有的防火性能较好，而TPO卷材需要添加阻燃剂，达到相同的UL防火等级时造价高于其他系统。在实际使用应根据当地环境和经济性选择适宜的卷材，并在保持卷材的优点情况下，不断研究卷材改性方法，提高卷材的质量和寿命。

3.结论

单层屋面防水卷材质量轻、强度高、低能耗、多功能，且在弹性极限范围内使用时有优良的回弹性，并且色彩丰富，可以美化环境。因此，随着高分子防水卷材品种的增加，价格的下降，以及轻钢结构建筑的普及，防水卷材的更新换代势在必行，在当前高性能产品和绿色发展的理念之下，EPDM、PVC和TPO三种新型防水卷材将会有广阔的应用与发展前景。

参考文献：

[1]牛光全.关于提高我国单层屋面卷材质量和标准水平的建议[J].中国建筑防水.2007：5-9.

[2]孟志强,许群.三元乙丙橡胶防水卷材[J].化工之友.1998(3):26.

[3]刘先南.PVC防水卷材在基础工程结构外防水中的应用[J].建筑技术.2004，35(7).

[4]朱冬青.TPO防水卷材的复杂性[J].中国建筑防水.2003(8):33-36.

高分子材料的优点篇3

关键词：黑龙江省；新材料产业；新材料领域

中图分类号：F426文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）06-0003-02

现代高技术的发展紧密依赖于新材料技术的发展，传统产业的技术进步和产业结构调整也离不开新材料技术的推动，现代科技和经济发展史表明，每一项重大新技术的发现和新兴产业的形成都离不开新材料产业的发展，新材料作为高新技术的重要组成部分和高新技术及其产业发展的基础和先导，已成为当今世界发展最快和最具发展潜力的高新技术。

新材料是指在所有材料制造领域中新出现的或正在发展中的、具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能的材料，或采用新技术使传统材料性能有明显提高或产生新功能的材料。新材料具有优异性能，与传统材料相比，新材料产业技术高度密集、更新换代快、研究与开发投入高、保密性强、产品的附加值高、应用范围广，主要包括复合材料；智能材料；电子信息、光电、超导材料；生物功能材料；能源材料和生态环境材料；高性能陶瓷材料及新型工程塑料；粉体、纳米、微孔材料和高纯金属及高纯材料；表面技术与涂层和薄膜材料；新结构功能助剂材料、优异性能的新型结构材料等。从国内外新材料的发展趋势看，高性能结构材料、钢铁材料和有色金属材料的生产一直在向短流程、高效率、节能降耗、洁净化、高性能化、多功能化的方向发展。高性能结构陶瓷在保持原有耐高温、高强度的前提下向强韧化、易成形加工方向发展。高分子材料向材料的微观设计、多层次结构调控、集成化、智能化、多功能化方向发展。复合材料以高性能、低成本制造技术为发展重点，向材料设计——制造——评价一体化、功能化、智能化的方向发展。结构材料追求高性能化和功能材料要求多功能化是新材料技术总体发展方向，复合化、智能化和环境友好则是新材料发展的共同趋势。

黑龙江省是材料和资源大省，发展新材料产业资源丰富，根据我国矿产储量统计分类，已发现各类矿产134种，占全国已发现234种各类矿产的57.2%。主要拥有能源矿产、黑色金属矿、有色金属矿、贵金属矿、稀土、分散元素矿、冶金辅助原料非金属矿、化工原料非金属矿、建材和其他非金属矿，同时，大庆石化基地可提供丰富石化原料。新材料主要应用领域为装备制造业、石油化工业、能源产业、航空航天业、电子信息业、交通运输业、医疗卫生业、轻工纺织业和节能环保等产业。根据上述特点，可将黑龙江省新材料产业上下游产业链划分为金属材料、无机非金属材料、硅基新材料、陶瓷材料、高性能纤维和先进复合材料、光电子材料、化工新材料、新型建筑材料和生物材料等九个领域产业链。

具备科技研发优势，拥有一批从事材料与新材料产业科研的国内外知名院校和科研院所、一批大型国有企业或骨干企业和创新能力较强的技术队伍，新材料产业的研发和产业基础优势突出。开展新材料研究及产业化开发的单位主要有：哈尔滨工业大学、哈尔滨工程大学、哈尔滨理工大学、黑龙江大学、东北石油大学。黑龙江省石油化学研究院、哈尔滨焊接研究所、哈尔滨玻璃钢研究院、大庆化工研究中心。东北轻合金有限责任公司、哈尔滨航空工业（集团）有限公司、大庆石化总公司、大庆炼化总公司、第一重型机械集团有限公司、哈尔滨电站设备集团公司、哈尔滨工大奥瑞德光电技术有限公司、牡丹江金刚钻碳化硼精细陶瓷有限责任公司、黑龙江丹峰磨料磨具集团有限公司、牡丹江市天宇碳化物有限公司、鸡西柳毛石墨资源有限公司等单位。建立了国家树脂基复合材料工程技术研究中心、黑龙江轻合金材料工程技术研究中心、黑龙江碳化硼特种材料工程技术研究中心、黑龙江玻璃钢工程技术研究中心、铝镁合金材料试验室、黑龙江省金属基复合材料重点实验室。构建了黑龙江铝镁合金新材料产业技术创新战略联盟、黑龙江省高性能纤维及先进复合材料产业技术创新战略联盟、黑龙江省半导体照明产业技术创新战略联盟等。

近年，围绕加快培育和发展新材料产业，整合资源、集成力量，重点建设哈尔滨国家铝镁合金新材料产业化基地、国家火炬计划牡丹江特种材料产业基地、国家火炬计划大庆宏伟石化产业基地、国家火炬计划大庆新型复合材料及制品产业基地、省级火炬计划黑河硅基材料产业基地、省级火炬计划大庆精细化工产业基地等六个新材料科技特色产业基地。重点发展高性能轻合金产业集群、先进复合材料产业集群、硅基材料产业集群、化工新材料产业集群、半导体照明材料产业集群、特种材料与装备产业集群等六个产业集群，大力提升新材料产业竞争力，使新材料产业成为黑龙江省战略性新兴产业发展的突破口。

黑龙江省具有雄厚的材料制造与加工工业基础，在轻合金金属结构材料、化工新材料、特种陶瓷材料、石墨材料、纳米材料、复合材料、建筑新材料等新材料的研究开发和产业发展在国内处于先进行列。截至2008年，黑龙江省拥有规模以上新材料企业257家，主营业务收入172亿元，占规模以上工业的2.2%。从高新技术企业所属领域来看，新材料领域企业215家，实现工业总产值803亿元，占全省高新技术产业产值的38%。

根据黑龙江省新材料产业发展规划，到2015年，全省新材料产业主营业务收入达到1000亿元。重点建设哈尔滨市铝镁合金材料、高性能复合材料研发和生产基地，齐齐哈尔市高品质合金钢研发和生产基地，牡丹江市碳化硅、碳化硼粉体、特种陶瓷和硬质合金材料生产基地，大庆市先进高分子材料研发和生产基地，黑河市和绥化市硅基半导体材料研发和生产基地，鸡西市和鹤岗市高端石墨及制品生产基地，伊春市和双鸭山市高强度建筑钢材研发和生产基地。

尽管发展新材料产业虽具有较大优势，并取得了较大成绩，但仍存在一些发展中的薄弱环节，如产业整体创新能力不强，一些企业技术装备落后，工艺水平不高，产业层次较低，企业核心竞争力有待加强；创新资源集成度不高，产业集聚度仍显偏低，大型企业较少，区域产业集聚效应尚未形成；产业链不完整，上下游企业衔接不紧密；高端、优势产品较少，产品科技含量不高；产学研结合还不够紧密，新材料科技成果产业化程度不高；技术创新投入不足，创新人才流失，科技服务机构不发达。

高分子材料的优点篇4

【关键词】光伏材料；有机聚合物；器件

在当今全球能源高度紧张的背景下，由于高科技的快速发展，对太阳能发电领域的科技开发已经成为一个标志性起点，对光伏效应的太阳能电池的充分利用是当今高科技发展背景下清洁能源利用的根本目的，同时也是现代较热门的研究对象，原因在于传统无机材料的太阳能电池生产工序较为复杂，生产成本较高，设备较为昂贵，材料的选择不够便利，并且能量转换效率不理想等一系列原因，导致其发展受到了阻碍。

目前，光伏电池的发展方向主要有：进一步使太阳能电池性能得到改善、降低太阳能电池的制造成本，同时还要重视减少因大规模大批量的生产给环境带来的不利影响。近几年，由于导电聚合物的研究与开发，大大提高了开发低成本的有机聚合物光伏电池的可能性，有机光伏电池的主要具备有机化合物种类多样化，有机分子的化学结构较容易修饰，化合物的提纯与制备的加工工序较简便等主要优点，同时还较容易制造柔性器件、特别形状的期间以及大面积器件等，然而当前有机光伏太阳能电池与传统的无机太阳能电池相比，其光能与电能之间的转化能力还处于劣势，所以，其研究的重点是在于如何提升有机光伏电池的光电转换率。有机光伏太阳能电池与传统的无机碳杨能电池的工作原理较为相近，二者都是以半导体界面的光能福特效应为基础进行发电工作。

在当前的太阳能电池中，传统的无机太阳能电池在理论及研究方面发展较为成熟，然而有机半导体光伏太阳能电池依然处在理论构思和研究过程当中。

一、有机光伏材料的介绍

有机光伏材料与无机材料的基本区别在于有机光伏材料中的光生激子之间具有强烈的束缚作用，一般都是紧密的束缚在一起，通常不会出现自动分离而形成单独的电荷；其电荷是通过跳跃的方式在规定区域内进行分子传输工作，并非带内传输，因而其迁移率较低；相对于太阳光光谱来说，对于光的波长吸收范围较为狭窄，但其吸收系数很高，100纳米的薄膜就可以收集到较强的光密度；有机材料一般在有水条件下与有氧条件下处于不稳定状态；对于其本身是一维半导体的情况来说，其本身的电能与光性都各自具有较高的各向区别，这种特性可以为器件的研究设计带来很大的利用价值。

分子链中能够通过部分离域的不同轨道来完成光能吸收和电荷传输等过程，同时分子链中还存在共轭体系是有机光伏材料器件的激活材料所必须具有的功能。有机光伏材料还可以按照相应的机械性能与加工性能分为可溶材料、不溶材料、为荣材料以及液晶材料。其中一般包括小分子、低聚物分子、高聚物分子、液晶分子等。能够吸收可见光线的低聚物或者单体物质，称之为发色团，在此基础上，根据其本身的可溶性分为染料和颜料，一般可溶性较强或具备一定溶解性的被称为染料，没有溶解性或具备较弱溶解性的称为颜料。在通常情况下，激活层材料所具备的溶解性能决定着有机光伏材料电池的制作工艺。在制作过程中，对于可溶性较强的染料以及可溶聚合物应采用溶液旋转涂抹的方法或刮涂成膜等方法，对于不溶或难溶的颜料分子主要采用真空积沉法成膜，晶体颜料分子则应使用物理蒸发成膜的方式来对其进行加工，本文重点概述有机光伏材料中的高分子材料与低分子材料。当今主要用于有机光伏器件研究的材料有噻吩（PTH）衍生物、聚对苯（PPP）衍生物、聚苯乙炔（PPV）衍生物、聚苯胺（PANI）等一系列高分子材料，这些聚合物基本具有较大的共轭系统，可以利用相应的掺杂或者化学分子修饰来使材料的导电性能得到调节。

由于液晶分子具备很高的电子荷载迁移率同时具有较长的激子扩散长度，因而在近几年的有机光伏材料太阳能电池研究中得到重视，液晶分子材料会在一定的温度范围内介于固态与液态之间，在这种状态之下，其分子更加便于重新排列或自行组合，同时还能够充分发挥自身的机械性能，所以晶体分子对光伏电池的研究与应用方面发挥了更加有利的作用。

二、有机光伏电池的基本工作原理

有机光伏电池的基本工作原理相近于无机太阳能电池原理，其基本原理如下：

1、有机光伏器件在经过一定的光照后，会将具有能量的光子吸收到半导体层内，从而激发电子从价带到导带之间的移动，同时在价带区域留出空隙，这种空隙通常被称为“空穴”，这样的空穴中带有正电荷。

2、传统半导体内的被激发电子和通过上述过程所形成的空穴之间会出现自由的反电极方向运动，同时在导电聚合物体中所受入的射光子激发而形成的电子与空穴之间会产生相互束缚作用，从而形成激子。

3、通常情况下，这些电子与空穴的形成都是有光子的激发作用来完成的，如若在电场之内或在电场的界面位置上，这些电子与空穴所形成的组合将会产生分离活动，形成单独的电子与空穴，这也就是人们所说的带电荷载流子，它们的互相迁移运动就形成了光能电流，如图1所示。

然而有机材料的机子奋力活动与移动现象并不是全都有效的，因此，为了时光能更加有效地向电能转变，务必要具备以下几个具体条件：首先，在有机光伏材料太阳能电池中的激活区域内的采光条件必须要好，光能吸收量一定要大；其次，在对光子进行吸收后所产生的自由何在电流子必须要有足够的数目，从而使内部电场的存在表现得更加清晰；最后，在其中所产生的荷载电流子要尽可能的降低自身损耗量来向外部电路进行电能输送工作，从而使光能与电能的转换率有所提高。

然而在效果上并没有达到预定要求，事实上的光能向电能转换过程中依然有大量损耗现象的存在，是有机光伏材料太阳能电池的实际使用效率变得很低。在光能向电能转换的过程中会受到不同因素的影响，从而大量损耗，在光吸收的过程中，光能的折射与反射作用会使光能有大量的损耗，从而影响了光电转换效率，在激子产生的过程当中，激子复合也会导致能量流失，另外在光转换过程中的激子扩散、电荷分离、电荷传输、电荷收集等各个环节中也存在不同的能量流失，直接导致了有机光伏材料太阳能电池使用率降低。

三、有机光伏材料的未来发展趋势与研究方向

通过人们近几年对有机光伏材料进行研究与开发，并对其技术不断深入创新后，在有机光伏材料太阳能电池的研究方面取得了相当丰硕的成果，并获得了开路高电压的发电方法，短路电流的发生几率以及填充因子影响率也比传统的无机太阳能电池低很多，较低光电流的形成原因是由于光能吸收率不够所造成的，除此之外，光电流较低的形成原因还由于电流在产生的过程中电阻对其本身的影响所造成的额外损耗，然而填充因子的形成是由于地点和在传输过程中出现的高复合影响所造成的。因此，应重点研究一下几个关键点：

1、提高光能吸收率，并相应的改善光能吸收环境。在此过程中一般采取具有红外光能吸收的聚合材料以及共轭结晶染料，同时还要改善设备的受光条件，要保证设备安置在阳光充足的地点，使其光能接受率有所提高。

2、充分利用高有序的液晶材料和具备较高流动性能的聚合材料，从而使光电流产生条件得到改善，从而有利于降低光电能的损耗量。

3、加强器件设备的优化性能与稳定性能，器件性能的提高无非是降低电能损耗量的有效途径之一。

4、加强对有机光伏材料性能的了解，同时了解相关器件的使用性能，只有掌握了有机光伏材料的性能才会使该材料能够更好地发挥其应有的作用。

与此同时，高效有机光伏材料器件还应该具备光诱导的电荷产生与分离或产生的电荷及时传输到电极等因素，并需要在同一种材料中同时完成这两个不同的过程，决定邮局光伏器件效率的基本因素在于怎样才能有效的完成这一过程。

多功能的有机光伏材料在未来发展中应通过分子设计朝着电光特性的可调节性、加工简单并能支撑较大面积的薄膜可控制度的方向发展，同时还要求有机光伏材料能够与其他材料进行良好的融合，并保证材料成本与技术成本较低。

在器件方面应采取以下措施来进行期间优化阶段：首先，要加强金属电极的优化，使其达到“欧姆接触”，从而能够更有效的收集光能，其次，在对D/A对匹配进行优化的同时还要加强对共轭聚合物带隙的调整，以便于更好的接收光能，最后，还要注重优化相分离复合材料的网络微结构，以便于其载流子的产生效率与传送效率的提高，与此同时还需要求点和载流子在复合体中的不同分组吸收与移动达到最大数值，经过上述对器件方面的优化措施，使有机光伏材料的光电转换率得到有效提升。

四、结束语

由于有机光伏材料在近几年内的研究与应用得到快速发展，并取得了良好的成果，经有关数据统计，目前有机光伏材料的光电转换率已经达到了新高，这一成果主要归功于该领域中广大的研究人员的不懈努力，相信通过不懈的努力会使有机光伏材料在未来的清洁能源发展中发挥更好的作用。

参考文献

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高分子材料的优点篇5

关键词：防水工程建筑防水

一、前言

（一）研究背景

随着建筑防水工程技术的发展，越来越多的人们开始接受并使用新型的防水材料，而对于屋面、地下室等部位来说，防水设计和使用的决策者们往往碰到一个长久争论、至今悬而未决、面临两难选择的问题，就是到底是选用卷材好还是涂料好？特别是遇到多雨潮湿的南方，选用涂料派似乎占了上风。然而，防水涂料和卷材却是各有千秋。涂料的优点是粘结和防水二合为一，能适应各类复杂的施工基面，能与基面紧密结合，不会出现“一点漏全部漏”的局面，但是它的缺点也是很明显的，即厚薄不均、容易偷工减料，使质量难以保证，另外，它与基面粘结得太牢固反而会出现“零变位现象”（后面详述）——即基面的开裂把它拉裂。而选用的卷材如果是改性沥青类的，则其延伸率、抗拉强度等力学指标往往难尽如人意，并且容易老化、耐久性差；如果选用合成高分子卷材，则这类卷材的优点是抗拉强度高（大于7Mpa）、延伸率好（大于450%）、耐老化性能好、厚度一致，缺点是搭接口多，用普通丁基类粘胶剂只可以粘住卷材于基面上，但由于胶粘剂厚度不足和挥发性强、固含量低，造成卷材与基面、卷材与卷材之间只可以粘结却不可以密封；此外，丁基类胶粘剂长期泡水后粘结强度降低达30%以上，故无法保证防水效果。为此，人们开始考虑，合成高分子卷材的缺点，恰恰是合成高分子涂料的优点，反之亦然，那么能否把它们结合起来，使之优势互补呢？为了解决这个问题，本公司经过多年反复多次研究实践，研制了LB-SP工法来解决了这个问题。

（二）复合防水层概念的起源

事实上，“复合防水层”这个概念并非我公司首创，多年以前，国际上很多防水工程技术专家就已经意识到这个问题并开始研究、实践。他们认为，所谓的“复合防水层”概念应该是这样的：有二~三个不同功能层次组成一个整体的防水构造层，是基于所谓的“渐变缓冲理论”基础上的。下面以三层为例展开具体的阐述说明：第一层选择柔性高的耐高低温的高聚物，其性能特点是高柔软度、低变形强度、高延伸率，功能是缓冲基面变形及所造成的应力而产生开裂，避免应力作用下高分子材料的老化加速，对基层有大于自身抗拉变形力的粘结力；第二层选择具有一定韧性的网状结构的高聚物，其性能特点和功能作用是：缓冲第一层的变形，增强第一层的强度，力学性能特点是介于底层和上层之间；第三层的性能特点和功能作用是：高强度、耐老化、有一定的弹性、硬度大，起保护作用，并且该层必须是厚薄均匀的卷材。上述第一层如果选用延伸率小、粘结力大于300%定伸抗拉变形强度的材料，当基层产生开裂时，开裂应力将传不到开裂处的周边而集中在开裂部位，因此即使是很小的开裂也会造成防水底层的被拉断——这就是“零变位原理”。如果能将防水底层集中的开裂应力分散开去，就可以消除防水层受到破坏的因素，从而构成优良的防水层。再有，组成防水底层的材料厚度，应该在0.8~1.5mm，如果太薄则达不到抗裂作用，相反太厚也不见得能提高多少抗裂能力。

在通常情况下，专家们认为为了简化及经济原因起见，可以略去中间的第二层次，只保留底层和上层也可以达到上述渐变缓冲的目的，后来的许多研究实践也基本都是只有二层的。

真正的“复合防水层”应该符合下列条件：不同层次之间无界面、共同协调工作。不同层次的材料最好是同质、同材，至少是相融合，能够联合成为一个整体防水层，共同变形，在形式上不是1+1=2，而是1+1=1，但是在功能特点和技术指标上却要求1+1>2。这听起来好象很简单，但是事实上却是建筑防水界一个世界性的前沿技术难题。

（三）复合防水层的探索过程

几十年来屋面、地下室等防水工程屡屡出现问题，究其原因，关键在于材质、材性不过关，二是对基层的零变位适应性差。即使在伸长时防水层的材性对零变位过了关，但是如果把它暴露在自然环境下，材料在应力作用下也必定加速老化而产生针孔，最后也必然破裂、漏水。为攻克此难关，国内外一般采取下列办法：加辅助层、加附加空铺层、卷材点粘法、采用带孔卷材等手段，但是效果不佳，仍然未能克服漏水问题。

在二十世纪九十年代初，英国富斯乐公司开始研究并推出了二层复合的自粘型防水卷材，该种叠层材料的第一层是软性、塑性不硫化的、可以自粘的，第二层是强度大的保护层，很快就在国际上得到比较广泛的推广和应用，但是在实践中人们发现，由于现场的多变性，使自粘卷材与基层的粘合整体受到挑战，广州地铁一号线最先选用该产品，却由于它与基层粘合不佳的原因而被地铁弃用；在几乎是同时期，日本在国际著名的防水专家小池迪夫先生的带领下，也研究开发并应用了一种复合工法，即是用水泥基EVA乳液涂料（聚醋酸乙烯酯乳液水泥基涂料）+EVA卷材作为整体防水层（笔者在1997年有幸在日本参观了该防水层试验过程并和小池迪夫先生就此论题进行讨论和交换了双方意见）；此外，包括美国、德国等国家也纷纷推出了复合的叠层防水材料，由此可见复合的叠层防水材料是世界防水材料发展的方向，其主要功能是有效解决零变位、卷材防水有效性和涂料防水缺陷等问题。但是，目前世界上复合叠层防水材料基本上是采用改性沥青为基材，其耐老化性、耐久性不能满足现代建筑物的要求。

我公司也在几年前就开始了复合防水层的实践和研究。首先我们采用聚合物水泥基复合防水涂料（以下简称JS涂料）+合成高分子防水卷材（如三元乙丙、橡塑共混卷材等）的方式，结果发现由于JS涂料是一种水泥基类的涂料，它根本无法和任何合成高分子类的卷材再进行融合，最后还是变成两层防水层，达不到“复合防水层”的要求。接着我们采用聚氨酯防水涂料（以下简称PU涂料）+合成高分子防水卷材（同样是三元乙丙、橡塑共混卷材等）的方式，结果发现由于PU涂料是一种双组分的反应固化型涂料，其固化成膜时间非常短，根本来不及粘贴卷材，只好在PU涂料的面上再涂一层氯丁类粘结胶水来进行卷材的铺贴，可是由于该种胶水会使PU涂料溶化，使卷材起鼓、不粘贴，同样达不到“复合防水层”的要求，还是二层防水。此外，我们还准备研究采用丙烯酸酯涂料+同质卷材的方式，但是由于找不到该类卷材而搁浅。

最后，我们才在多次反复研究实验中发现了LB-SP工法。以下就做详细的阐述。

二、设计依据及方法

根据国家规范GB50207-94《屋面工程技术规范》，在进行屋面防水设防时，应考虑其防水层耐用年限。对于一般的工业与民用建筑物，即数量众多的普通民用住宅、办公大楼等，其防水层耐用年限最少为10年，其屋面防水设防要求为最少有一道防水设防或两种防水材料复合使用；另外根据新编国家规范GB50108-2001《地下工程防水技术规范》，在进行地下室主体防水设防时，明挖法的二、三级防水等级最少应有一道防水设防，暗挖法从一级起也要求最少有一道防水设防。

在这些情况下，若只选用一道卷材进行防水设防，可以采取满粘法、条粘法、点粘法、空铺法，换言之，其最保险的做法就是满粘法。目前对于卷材的冷粘贴工艺，人们一般采用氯丁类粘结剂，此类粘结剂属于挥发固化型涂料，所以一般涂得很薄以便它能尽快干固；此外，它长期泡在水里面时，其粘结强度的损失也较大，达到30%以上，很容易与基面脱开，令到“满粘”变成“空铺”，达不到密封效果，如果某一点出现渗漏，就会影响到全部，在修补时很难判断出真正的渗漏点。而另一种更多的选择是只选用一道涂料进行防水设防，合成高分子防水涂料的厚度一般不小于2mm，而高聚物改性沥青防水涂料的厚度则要求更厚（大于3mm）。单就防水涂料的冷涂工艺来说，它普遍存在厚度难以控制、抗拉强度不高（约1.8Mpa左右）、涂膜防水层的变形力太大、耐老化性能差等缺点，使它容易随着混凝土基层的开裂而开裂，最终达不到整体防水的效果。

现在我们把防水卷材和涂料结合在一起成为一个整体或者是“一道”防水层，那么就可以达到既经济、又符合防水效果的目的了。具体的设计方法及构造层次是：

1、混凝土基层；

2、水泥砂浆找平层；

3、LB-20SBS单组份橡胶防水涂料1~2厚；

4、复合粘贴氯化聚乙烯——橡胶共混卷材1.0~1.5厚；

5、其他相关层次。

在本LB-SP复合工法中，比较关键的一点在于使用的防水涂料不是一般的涂料，而是我公司研制的LB-20SBS单组分橡胶防水涂料（以下简称SBS涂料），它是三嵌段的热塑性弹性体SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯）、特种橡胶与活性助剂复合的一种单组分溶剂挥发型涂料，其涂膜有着与现在比较普遍使用的聚氨酯双组分防水涂料强三倍的力学性能：抗拉强度较高、延伸率高、高温稳定、低温柔软、粘结力强、防水性能优良；另外它还具有独特的自修复功能，在涂层被刺穿一段时间后会自我修复刺孔，这一特点是其他防水涂料所不可比的，这是因为它永远不会完全硫化，所以它永远有表面的粘结力。此外，该涂料最大的特性为300%定伸抗拉强度很低，只需要0.1Mpa，而断裂抗拉强度很高，达3.2Mpa。由于它所具有的惊人的高延伸率及高柔软性，所以用它来作为底层来适应基层变形即“零变位应力”是最好的选择，即它担当了前面所说的“缓冲层”，还有SBS涂料作为一种稠度较低的涂料，能充分有效地湿润基面、渗入基面的毛细孔，与基层达到紧密结合，这点比起自粘卷材更具优势；而选用的共混卷材则因为其耐老化性能优越、抗拉强度高而作为上层即前面所述的“保护层”。

在此还要特别说明的一点是关于复合材料的相容性问题，要做到前面所述的复合防水层“无界面、协同工作”，就要做到两者紧密粘结在一起，这也是本工法选材的前提。由于SBS涂料中的苯乙烯与共混卷材中的氯化聚乙烯的分子结构是同质的，且氯化聚乙烯有不饱和键，所以它们能很好地互相粘结，即它们的亲和性很好，加上上面所述SBS涂料有不硫化特性永远具有表面粘结力，从而能够和卷材紧密结合成为一个整体，符合前面所述的复合防水层的条件。相反，如果选用的卷材是其它品种，例如三元乙丙卷材，由于它是饱和键，所以和SBS涂料不能很好地相容。

LB-SP工法和其它复合防水层比较更能符合“复合防水层”的要求：自粘卷材和基层不能很好地粘结，而SBS涂料正好相反；JS、PU等涂料不能和卷材紧密结合，而本工法却能弥补这个缺陷。

三、施工要点

基面清理：清除浮尘等杂物，处理凹凸部位，使其坚实、平整、干净、干燥，要求含水率不大于8%；

节点处理：对地漏、管口、阴阳角位等节点先进行SBS涂料局部增强处理；

涂刷底涂：将LB-20SBS配套专用底涂料均匀涂刷于基面上，要求不露底，待底涂干透后（约6~8小时）方能涂主料层，底涂用量约5m2/kg；

涂料涂刷：该涂料为单组分，无须混合使用，应分四次以上进行涂刷，每次厚度为0.3~0.5mm，每层相隔时间为6小时，用量为每mm厚1.6~1.7kg/m2；

铺贴卷材：在涂完涂料并完全干固后，应进行防水卷材的弹线和试铺工作；在涂最后一层涂料后30分钟后1小时内，待溶剂挥发完感觉涂料在手指触摸时粘成胶糊状（但不粘起）即可进行卷材铺贴，具体时间需视气温、风力、湿度而定，其搭接长度、方法按照国家有关规范进行。

注：卷材搭接缝应用专用粘结剂或者双面粘胶带粘合，周边及封口处用2厚SBS单组分橡胶涂料封严，端部按设计要求钉压密封。正如前面所述，SBS涂料必须大于0.8mm厚，才能起到密封、抗裂作用。

其他层次施工：按照设计进行。

四、经济及社会效益分析

经济性：1.5厚的SBS涂料工程总造价为32元/m2，1.2厚的氯化聚乙烯——橡胶共混卷材工程总造价为38元/m2，复合总造价为70元/m2，基本上相当于目前高档的聚氯乙烯PVC卷材1.5厚的热焊法工程造价，但是前者充分发挥了防水涂料及卷材的优点，摈弃了两者的弱点，使SBS涂料层成为防水层、卷材与基面的粘结层、密封层，从而使该复合防水层成为了“一道”最有效果的防水层，是同等造价中的最优方案。

社会效益：SBS涂料是一种单组分挥发型涂料（不含煤焦油），它与合成高分子类卷材的复合使用具有上述众多优点，且价格合理、施工方便，对于满足一般的工业与民用建筑物的屋面及地下室防水二级设防要求来说是比较理想的，因而广受设计、业主、施工等建筑同行的赞赏和采纳，其推广应用前景广阔，可以进一步提高防水工程技术的应用水平。

五、工程应用实例

1、深圳市体育馆屋面维修防水工程，8000m2，施工时间2001年5-10月；

2、广州市番禺长隆夜间动物园长隆酒店屋面整体防水工程，17000m2，施工时间2001年7-11月；

3、广州市丽江花园住宅小区屋面维修防水工程，10000m2，施工时间2001年9月-2002年1月；

4、广州市中山图书馆屋面维修防水工程，4000m2，施工时间2001年10-12月；

5、广州市省口腔医院屋面维修防水工程，4000m2，施工时间2001年11月-2002年1月。

上述工程已经完工，防水效果良好。

高分子材料的优点篇6

1引言

自2004年曼彻斯特大学Geim等成功制备出石墨烯以来，因其独特的结构和性能如：透光率达97.7%、导热系数高达5300W/m?K、常温下其电子迁移率超过15000cm2/V?s、电阻率约10-6Ω?cm，，有可能取代硅而成为下一代半导体信息工业的基础材料[1]。石墨烯产业是我国少数几个与世界发达国家步调一致的产业，在某些领域甚至走在世界前列。石墨烯被视为工业味精，也被誉为万能材料，在导电、导热、防腐、电磁屏蔽与吸波、力学增强等领域都具有非常大的应用前景[2]。

2014年9月，曼彻斯特大学建设了“石墨烯工程创新中心”，加速了石墨烯产品走向市场的进程[3，4]。石墨烯是开启未来的产业，是我国新材料产业的发展契机，将促进我国传统产业升级，抢占制造业新一轮竞争的制高点，在5年至10年内实现产业规模突破1000亿元的飞跃式发展。

2石墨烯复合材料

复合材料（Compositematerials），是以一种材料为基体（Matrix），另一种材料为增强体（Reinforcement）组合而成的材料。石墨烯由于自身在力、电、热、光、磁等方面的存在的优异性能，与传统材料进行复合后产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。比如，石墨烯加入到金属基体中可以合成质轻、高强度、高模量的金属基复合材料；加入到导电橡胶、导电塑料、导热塑料等功能高分子复合材料，还可以显著改善复合材料的机械性能；加入到陶瓷基中，可增强其韧性。随着复合材料加工技术以及石墨烯制备方法的发展石墨烯/金属复合材料的研究日益广泛[5-8]。

3分类

目前按照基体的不同，复合材料主要分为以下几类：树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料等。石墨烯由于其独特的结构和性能，在改善聚合物的热性能、力学性能和电性能等方面具有相当大的应用价值，应用领域包括但不局限于导电导热、防腐、吸波、力学增强等方面。

（1）石墨烯导电复合材料

石墨烯最显著的特点之一就是其优异的导电性能，其电导率可达106S/m，远超过目前己知载流子迁移率最大的半导体材料锑化铟，但面电阻仅为30Ω/m2左右，性能超过已知最好的导体银或铜（如图1、图2所示）。同其他类型的导电填料相比，独特的二维片层结构使石墨烯具有更大的接触面积，因此在复合材料中更容易形成导电通路，能大幅度降低导电填料的添加量[9]。

自2006年，Ruoff教授的课题组首次报道了聚苯乙烯/石墨烯导电复合物的制备，便开启了石墨烯导电复合材料研发的序幕。而石墨烯优良的导电性使其能够增强复合材料的电学性能，主要应用领域涉及导电塑料、导电橡胶、导电油墨、防腐涂料、石墨烯透明导电薄膜等方面。

（a）石墨烯导电橡胶复合材料

橡胶类可拉伸导体是制备柔性电子器件的重要材料之一，而石墨烯由于具有较高的电导率、径厚比以及较大的表面积，使得石墨烯/橡胶复合材料达到相同电导率所需的填料浓度比其他碳填料低。

（b）石墨烯导电塑料复合材料

导电塑料的应用十分广泛，涉及电子、集成电路包装、电磁波屏蔽等领域。而石墨烯由于具有较高的电导率、径厚比以及较大的表面积，使得石墨烯/导电塑料复合材料能够拥有更高的导电率及更少的填料添加量。这对提高导电塑料综合性能及降低行业成本提供了无可比拟的优势。

（c）石墨烯导电油墨

石墨烯导电油墨可以应用于印刷线路板、射频识别、显示设备、电极传感器等方面，在有机太阳能电池、印刷电池和超级电容器等领域具有很大的应用潜力。因此石墨烯油墨有望在射频标签、智能包装、薄膜开关、导电线路以及传感器等下一代轻薄、柔性电子产品中得到广泛应用，市场前景巨大。与现有的纳米金属、（如纳米银粉、纳米铜粉等）导电油墨相比，石墨烯油墨还具有巨大的成本优势。

（2）石墨烯导热复合材料

石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新型碳纳米材料，厚度仅为0.35nm。石墨烯自身导热系数达到5300W/mK，是室温下导热最好的材料，不仅比过去常用导热材料银、铜高出不少，甚至超过碳纳米管、石墨碳素材料（如图3所示）。而且它是由sp杂化碳原子紧密排列形成，具有独特的二维周期蜂窝状点阵结构，其结构单元中所存在的稳定碳六元环赋予其优异的热性能，被认为是优秀的热控材料有望成为划时代的散热材料[10]。

（3）石墨烯防腐涂料

石墨烯材料除了在防腐涂料方面有着可观的应用前景，其在导电涂料、防污涂料、智能自修复涂料、抑菌涂料、风电涂料等领域也同样有着巨大的研究价值，研究工作正如火如荼地进行着，未来石墨烯材料势必会在涂料行业发挥极大作用，推动高性能多功能涂料快速健康发展。

（4）石墨烯电磁屏蔽与吸波材料

在碳系材料中，对碳黑、石墨、碳纤维、碳纳米管等的电磁屏蔽与吸收已有相当广泛的研究与应用。作为一种新型碳材料，石墨烯比碳纳米管更有可能成为一种新型有效的电磁屏蔽或微波吸收材料[11]。

纳米吸波材料是指由纳米材料组成的吸波材料。材料的成分尺寸在1～100nm之间的吸波材料，主要由“颗粒组元”和“界面组元”组成。在微波辐射下，纳米粒子通过高速运动使电磁能转化为热能从而吸收衰减电磁波[12]。

目前石墨烯在电磁屏蔽及吸波材料中的应用研究可以分为两大类：一是石墨烯/金属复合材料、二是石墨烯/聚合物复合材料。

（a）石墨烯/金属复合材料

石墨烯/金属复合材料是石墨烯研究的热点之一，主要包括水/溶剂热法和共沉淀法2种制备方法。

Zong等通过水热法制备了RGO/CoFe2O4复合材料，避免了化学还原剂的使用，制备工艺和性能检测，在12.4GHz、2.3mm厚度处最大反射损失-47.9dB，有效频宽（低于-10dB）为5GH（z从12.4～17.4GHz），同时具有磁损耗和电损耗，吸波性能得到了良好的提升[13]。

（b）石墨烯/聚合物复合材料

由于石墨烯具有优异的物理性能，且制备成本比富勒烯（C60）及碳纳米管低很多，向聚合物基体中引入石墨烯制备纳米复合材料可显著改善材料的综合性能，因此，这种新型纳米材料已成为当今电磁屏蔽研究的热点。

作为新型吸波剂的石墨烯材料会成为未来应用研究的重点，为我国新型的军事隐形材料起到推动作用，同时一也会在人体及医疗设备的电磁辐射防护等民用方面发挥更大作用。

（5）石墨烯/金属增强复合材料

在金属基体中引入均匀弥散的纳米级增强体粒子，所得到的金属基复合材料往往可以具有更理想的力学性能及导电、导热、耐磨、耐蚀、耐高温和抗氧化性能。石墨烯具备优异的力学性能、热学性能和电学性能，是制备金属基纳米复合材料最为理想的增强体之一。

（a）石墨烯增强铝基复合材料

铝合金具有低密度、高强度和良好的延展性，在航空航天等领域得到了广泛应用。作为结构材料，其强度的提高一直是一项重点课题。而石墨烯纳米片具有高的强度、大的比表面积，将其添加到铝合金中形成石墨烯增强铝基复合材料是提高铝合金强度难题的很有前途的解决方法。

（b）石墨烯增强镍基复合材料

镍基复合材料的增强体主要包括SiC、Al2O3、C、B等的长纤维、短纤维、晶须和颗粒，增强相能够起到弥补基体材料缺陷的作用，比如提高镍基复合材料的耐磨性、蠕变稳定性、高温性能等。将石墨烯的高强度、高比模量等特性和镍的耐高温、高强度结合有望制备得到性能优异的新材料。

（c）石墨烯增强铜基复合材料

目前颗粒增强铜基复合材料中研究最多的增强体是氧化铝、碳化硅和碳纳米管，而石墨烯作为增强相的研究相对较少，如何实现石墨烯在铜基体中的均匀分散和两相界面的良好结合是研究的重点。