题目：石墨烯/碳纤维/双马树脂基复合材料力学及电磁屏蔽性能的研究

石墨烯是一种碳的二维结构的新材料，由于其所具备的优异的电磁性能、导热性能、特殊的量子效应以及优异的力学性能引起了国内外科技工作者的强烈兴趣。本论文探索了将石墨烯加入到双马树脂中，选用四氢呋喃（THF）作为分散剂制得了分散均匀的含石墨烯的双马树脂胶液；最后采用湿法缠绕工艺制得含石墨烯的预浸料并热压成单向复合材料，探索了氧化石墨烯（GO）和三种不同含氧量的石墨烯（RGO1、RGO2和RGO3）对双马树脂基复合材料的层间剪切性能和电磁屏蔽性能的影响，为石墨烯在复合材料结构功能一体化应用中奠定基础，以期拓展石墨烯在树脂基复合材料领域的应用。 通过原子力显微镜观察到四种石墨烯（GO、RGO1、RGO2和RGO3）在四氢呋喃溶剂中能够较好的分散，GO和RGO1在THF中厚度主要在1-3nm之间，RGO2片层较小，厚度为1-3层，而RGO3缺陷很多，厚度为2-3层。 测试了石墨烯对复合材料单向板的层间剪切性能、弯曲性能和动态热机械性能的影响，结果表明：当GO含量为0.10wt%时，ILSS达到最大值110.64MPa，比空白试样提高14.11%；Tg为205℃，降低了1.91%。而随RGO还原程度的提高，还原石墨烯的分散能力减弱，ILSS性能提高幅度降低，且形成最佳分散的含量降低。其中RGO1的含量在0.10Wt%时，ILSS最大，为110.10MPa，提高了13.55%，同时Tg达到210℃，与空白试样相当。GO和RGO的添加对复合材料的弯曲强度和弯曲模量无明显变化。 采用矢量网络分析仪测试了复合材料的电磁参数，结果表明：石墨烯的添加，复合材料的介电性能得到了明显改善，由于分散能力和电子特性恢复程度这一对作用相反的竞争因素共同影响，复合材料介电常数的实部在RGO2（0.10Wt%）时最大。 复合材料单向板导电率的结果表明：石墨烯主要有利于提高复合材料全厚度方向的导电性，而对沿纤维方向和横向纤维方向的影响不大。复合材料全厚度方向的电阻率由103Ω•cm下降到102Ω•cm，降低了大概一个数量级。同时复合材料沿纤维方向的电阻率在1Ω•cm数量级，横向纤维方向电阻率在10Ω•cm数量级。 依据SJ20524-1995标准测试了准各向同性复合材料板（0.8mm）的电磁屏蔽效能，结果表明：在低频段（0.03GHz-1.5GHz），石墨烯对复合材料电磁屏蔽效能影响不大，而在高频段（1.5GHz-20GHz）时，添加RGO2的复合材料电磁屏蔽效能达到70dB左右，较比CCF300增强双马树脂基复合材料提高10dB。 结合结构功能一体化复合材料的要求，综合比较，可选择RGO2作为双马树脂基复合材料的改性剂，综合性能提高显著。