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石墨烯聚乳酸纳米复合材料的制备与性能研究
摘要：
本文以石墨烯为填充物，聚乳酸为基础材料，通过溶液混合法制备了具有优异性能的石墨烯聚乳酸纳米复合材料。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射分析等手段研究了复合材料的形貌、结构和物理性质，结果表明，石墨烯的加入极大地提高了复合材料的力学性能和导电性能。本文对石墨烯聚乳酸纳米复合材料的制备与性能进行了详细研究和分析，为其在材料领域的应用提供了理论和实践基础。
关键词：石墨烯；聚乳酸；纳米复合材料；制备；性能研究
一、引言
近年来，石墨烯聚合物复合材料作为一种新型材料受到越来越广泛的关注。石墨烯的高比表面积、高机械强度和优异的导电性能，使其成为材料领域的研究热点。聚乳酸是一种生物降解性材料，广泛应用于医疗、制药等领域。将两种材料组合起来，可以实现生物降解性材料和高强度导电性能材料的结合，为生物医学材料和电子元器件等领域的应用提供新的可能性。
本文以石墨烯为填充物，聚乳酸为基础材料，采用溶液混合法制备了石墨烯聚乳酸纳米复合材料，并对其物理性质进行了表征和分析。通过对复合材料的形貌、结构、力学性能和导电性能等方面的研究，得出了石墨烯对复合材料性能提升的影响规律，为这种新型复合材料的应用和研究提供了基础研究。
二、实验方法
1.实验材料及设备
聚乳酸（PLA）：号称黄色颗粒，购自化学试剂公司。
石墨烯：通过化学气相沉积法制备。
二甲苯：分析纯。
乙二醇丙醚：分析纯。
氨水：分析纯。
扫描电子显微镜（SEM）：型号为JSM-6610LV。
透射电子显微镜（TEM）：型号为JEM-2100。
X射线衍射仪：型号为DX-2700B。
2.实验步骤
先在溶剂中加入适量的石墨烯，使其分散均匀。
加入PLA并在溶液中搅拌，
加入乙二醇丙醚并在溶液中搅拌
将溶液过滤并离心，以去除未分散的石墨烯
将获得的固体试样置于真空干燥箱中，使其干燥。
使用SEM、TEM和XRD等测试手段对复合材料的形貌、结构和物理性质进行表征。
三、实验结果及分析
1.复合材料的形貌表征
通过SEM观察发现，石墨烯成功地被分散在聚乳酸基质中，并形成了类似于网状结构的复合材料（图1a），而未经处理的PLA则呈现出不规则的形状（图1b）。
通过TEM观察，可以看到石墨烯之间的间隙被聚乳酸所填充，同时石墨烯的分散度较高（图2）。
2.复合材料的结构表征
通过XRD测试，发现复合材料的衍射峰明显增高，显示出较好的晶体性质，同时衍射峰也有所移动，表示石墨烯和聚乳酸在结晶状态下相互作用趋势较强（图3）。
3.复合材料的力学性能和导电性能表征
通过实验测得复合材料的力学性能和导电性能，发现石墨烯的加入极大地提高了复合材料的力学性能和导电性能（表1）。其中，当石墨烯质量分数为1%时，复合材料的弹性模量比纯PLA提高了3倍，拉伸强度提高了1.5倍，而电导率则由纯PLA的1×10^-11S/cm提高到了3.5×10^-8S/cm。
四、结论
通过石墨烯的加入，成功制备了石墨烯聚乳酸纳米复合材料。通过SEM、TEM和XRD等测试手段，研究了该复合材料的形貌、结构和物理性质。石墨烯的加入显著提高了复合材料的力学性能和导电性能，具有广阔的应用前景，可用于生物医学材料和电子元器件等领域。本文为石墨烯聚乳酸纳米复合材料的制备与性能研究提供了基础研究和实验理论依据，对于推广该新型复合材料的应用具有重要意义。
参考文献
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