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学生石墨烯文献翻译
石墨烯/聚合物纳米复合材料
摘要：
石墨烯由于其特殊的电导性、机械性能和大的表面积而具有巨大的科研价值，当加入适当时，这些原子薄碳层可以显著提高主要高聚物的物理性能。
我们首先按照从上到下的战略回顾一下从氧化石墨到石墨烯的生产工艺过程，包括每种方法的优点和缺点。
然后按溶解和熔融的战略即分散化学和加热的方法讨论降低氧化石墨在聚合物中的含量。
对于微粒大小的性质、表面性质和在基体中的离散性的技术分析也有介绍。
我们总结石墨烯/聚合物纳米复合材料的导电性、导热性、机械性能和阻气性。
我们结合石墨烯复合材料的加工和可量测性总结这些观点列出最近的挑战和这些新的纳米复合材料的远景。
1介绍
基于炭黑、碳纳米管和层状硅酸盐的聚合物纳米复合材料被用于增强聚合物的机械性能、导电性、导热性和阻气性。
石墨烯极其特殊的物理性能和能溶于多种基本聚合物的结合的发现创造了一类新的聚合物纳米复合材料。
石墨烯是由sp2杂化的碳原子按蜂窝状结构排列成的单层、二维片状结构。
它被誉为其他所有不同维数的石墨碳的同素体的基础材料，例如，石墨（三维碳的同素体）由石墨烯的薄碳片正面向上堆积在一起并且分开距离为3.37A组成。
0维同素体，富勒烯（足球烯），可以想象成单层石墨烯的一部分卷曲成的。
一维碳同素体，碳纳米管和碳纳米带可以分别由单层石墨烯旋转和剪切制成。
实际上，然而，这些碳的同素体，除了碳纳米带，都不是由石墨烯合成的。
石墨是一种天然生成的材料，它最早的记载于1555年在英国的Borrowdale，但是它最早的应用可向前追溯4000年。
在1985年发现富勒烯后于1991年第一次合成单壁碳纳米管。
尽管生产石墨烯纳米片的第一个方法报道可以追溯到1970年，但对存在的单层石墨烯在2004年第一次被生产出来，用微机械剥离的方法从石墨中分离出石墨烯。
杨氏模量为1TPa和极限强度为130GPa，单层石墨烯为测量出来的最强的材料。
它的导热系数为5000W/cm3*KJ,与报道的碳纳米束最高值的上限相一致。
而且，单层石墨烯有很高的电导率，高达6000/cm，并且不像碳纳米管，手性特性不是影响电导率的因素。
这些特性加之极高的表面积（理论极限：
2630m2/g）和不透过气体性，表明石墨烯对提高聚合物的机械性质、导电性、导热性和阻气性的巨大潜力。
由于石墨烯薄层的性质引起巨大兴趣并且发现了它们的生产方法，世界各地的科学家都有在研究石墨烯，研究石墨烯的研究机构的数目清楚地证明了这些兴趣。
一个简单的研究用石墨烯作为关键字从三个最常用的数据库搜索，例如IsI-wabvfScience,ScienceDirectandSciFinder,如图2所示，表明出版论文从2005到2009近3000篇的速度增长。
用“石墨烯复合物“作为关键字的文献的数目的简单趋势也可见于图2.
在这篇文章里，我们专注于石墨烯/石墨烯复合物高聚物来评论这项文化。
我们首先评论准备石墨烯薄层的不同方法，以这些方法适合高聚物复合应用为重点。
然后讨论表征石墨烯的方法包括层数、薄层厚度和化学改性。
石墨烯进入聚合物的分散途径和生成的聚合物/石墨烯复合物的性质也被评论。
我们总结了这令人兴奋的新的纳米复合材料的未来发展的挑战
2．Bottom-Up石墨烯
石墨烯通过多种方法合成，例如化学气相沉淀法、CVD和epitaxialgrowth经常用于生产少量厚的、无缺陷的石墨烯薄层。
它们在生产用于基础研究和导电应用的石墨烯薄片比机械剥离法更有吸引力。
但不是要求适于表面结构修改的大量石墨烯薄片的适合来源。
通过不同的bottom-up方法生产的石墨烯的自然性质、平均大小和厚度，并且每种方法的优点和缺点总结在表里。
3.Top—Down石墨烯
在上—下过程，石墨烯或者改性的石墨烯薄片是通过分离或剥离石墨或石墨的衍生物（例如氧化石墨和石墨的氟化物）生产的。
总之，这些方法适用于要求聚合物复合应用的大规模产品。
从石墨或其衍生物开始比Bottom—up方法提供了明显的导电优点。
石墨是一种常见的材料，每年全球产量多于1.1百万吨且在2008年825美元每吨。
因此，Top—down方法将讨论更多的细节。
图3所示的一组图表总结了石墨或氧化石墨生产石墨烯或改性后的石墨烯的不同路径汇报告。
石墨中添加碱金属或酸能够扩大加热处理来生产由2层碳原子组成的薄层被称作扩展石墨，它常用作聚合物复合材料的填料。
然而，扩展石墨依然维持石墨的层结构。
最近，通过氟化石墨夹层化合物的热扩散或微波放射酸分层的被用研磨或超声球状物得的粉状石墨得到一种更薄的形状（1~10nm）的扩展石墨被称作GNP。
因为石墨片的大的直径和刚度在加工中得到保存，即使不能完全剥离，在相当小的负荷比时石墨或EG可以提高
在相当小的负荷时，比石墨或EG可以提高聚合物的导电性和力学性能。
GNP增强聚合物的性质在第六部分的比较会提到，但由于本次你讨论的重点是对单层或少数层的石墨烯材料，GNP将不会被进一步讨论。
3.1.机械玻璃石墨烯
微机械剥离石墨烯产生了石墨烯的研究兴趣，它可以生产大规格、高品质的薄层，但数量有限，这使得它仅适合基础研究或电子应用。
然而，最近石墨也通过在吡咯烷酮或N-甲基吡咯烷酮中超声直接剥离得到单层或多层石墨烯，石墨的电化学性能协助离子液体，并通过在超强酸中分散。
直接超声的方法有可能扩大规模生产大量的单层和多层石墨稀或功能化石墨烯，可用于复合应用。
然而，从散装石墨中分离剥离的石墨烯薄层可能是一个挑战。
另一方面，在氯磺酸中分散石墨有大规模生产的潜力，thehydrosulfonic的危险性和去除的成本可能会限制这种潜力。
电化学剥离法产生的石墨烯薄层在能协助在非质子溶剂中分散的咪唑组中功能化。
3.2.氧化石墨
目前，最有前途的大规模生产石墨烯的方法是基于氧化石墨的剥离和减少，GO是150多年前由Brodie首先发现的。
它也使用不同的方法生产如Staudenmaier或Hummers方法，石墨的氧化用强氧化剂例如在硝酸或与硫酸的混合物中的KMnO4,KClO3,和NaNO2。
类似石墨，是由石墨烯薄片堆积组成的，GO是由氧化石墨烯薄片堆积成的，根据水的含量不同层间距在6到10A之间。
氧化石墨烯的结构一直是理论和实验研究的主题。
Lerf-Klinowski模型被认为最可能是GO的结构说明，该模型描述GO为被含大量环氧基和羟基和双键的脂肪烃区域分开的原始的芳香烃“孤岛“，如图4所示。
近日，Gaoetal.使用CNMR.研究GO的结构，他们猜测GO中除了含有环氧基和羟基还可能含酮、-memberedlactollrings,和叔醇（图4B）。
GO的C/O/Hatomic比例近似为2/1/0.8.。
在氧化石墨烯氧化薄层进行还原时造成比原来的鳞片状石墨大小有所减小。
对GO的更多详情，我们建议读者去查阅Dreyeretal.的关于GO的制备、结构和反应的广泛评论。
剥离GO来产生化学改性的石墨烯薄片提供了大规模生产功能化石墨烯薄片的不同路线。
虽然GO在化学改性后可以很好的分散在水和有机溶剂中，氧化石墨烯是绝缘和热不稳定的。
因此，至少部分还原后的氧化石墨烯恢复导电性是必要的。
目前存在一些不同的方法剥离和还原GO来产生化学改性的石墨烯。
选择术语“化学改性“是因为氧化石墨烯完整的还原为石墨烯还没有发现，在下面两节描述这些方法。
对这些方法的更多细节，我们提供ParkandRuoff’s的最近评论
3.3.GO的化学还原
在这些方法中，形成一个稳定的GO的胶体，然后化学还原剥离的氧化石墨烯薄层。
使用水、酒精和其他质子溶剂结合超声或长时间搅拌可以得到稳定的氧化石墨烯的稳定胶体。
另外，GO在极性非质子溶剂中与有机化合物如异氰酸酯和十八胺或治疗性表面活性剂反应可以被剥离。
尽管这些悬浮液可以用来生产GO/聚合物复合材料，氧化石墨烯的导电性低和稳定性差是明显的缺点。
氧化石墨烯胶体或有机处理的样品可以通过用肼、二甲肼、由肼生成的博罗氢钠肼、对苯二酚和紫外线照射二氧化钛化学还原的方法生产化学还原的石墨烯。
Stankovichetal.提出用肼还原氧化石墨的一下机制。
还原的氧化石墨烯恢复导电性。
然而，仍含大量的氧：
C/O∼10/1.
尽管化学还原氧化石墨烯为生产CRG提供了有效的途径，在还原中使用化学品的危险性和费用可能限制它的使用。
一种替换化学还原法的是在高温（120-200C）高压的水中对氧化石墨烯的羟基脱水。
在酸性条件下铝粉可以催化该过程。
3.4.热剥离和还原
热还原氧化石墨烯可以通过在惰性气体和高温下快速加热干的GO来生产。
在惰性环境中1000C时加热GO30S导致GO还原和剥离，产生TRG薄层。
由于环氧树脂分解产生压力气体时发生剥离并且GO的羟基通过范德华力控制氧化石墨烯薄层在一起。
约30％的重量损失与含氧基团的分解和水分的蒸发有关。
由于剥离导致体积100-300倍的扩大产生非常低密度散装的TRG薄层（图5d）由于CO2损失所造成的结构缺陷，这些薄层是高度褶皱的如图5e所示。
80%的TRG薄层是单层的，与起始的GO薄层大小不同它的平均大小约500nm。
热机械法的优势是不需要在溶剂中分散就能产生化学改性的石墨烯薄层的能力。
相比GO的C/O比为2/1，TRG的约是10/1。
通过高温（1500C）或长时间热处理这一比例已上升为660/1。
TRG薄层有高的表面积，1700m2/g以亚甲蓝作为标准，并且可以很好的分散在有机溶剂中例如N，N-二甲基甲酰胺（DMF）和四氢呋喃等。
报道压实密度为0.3g/cm3的导电率介于10de到20S/cm,，相比无缺陷的单层石墨烯薄层，热还原也导致导电率的恢复。
通过不同的自上而下的方法产生的石墨烯薄层的性质、平均大小、厚度和每种方法的优点和缺点总结在表2里。
正如上面和表中的讨论，准备聚合物纳米复合材料的石墨烯的最好路径是从GO开始。
因此，在这个角度的其余部分，我们将继续关注这些路线。
4.石墨烯的表征
证明上述合成方法事实上能产生单层石墨烯非常重要。
此外，这些薄层的大小和附加功能对在聚合物中的扩散是重要的。
在本节中，我们简要回顾最适合表征石墨烯薄片的技术。
4.1.层的数量和大小
使用X射线衍射证明石墨被插入，例如，最明显的反射在2θ=26.3（铜雷克南辐射，X射线反射波长=0.154 nm）的石墨转变为14.1—14.9的氧化石墨。
然而，当GO薄片剥离成单层薄片时X-射线衍射消失。
虽然是间接的，表面面积已被用作剥离程度的指标。
由于理论上比表面积与圆盘状粒子（〜2/密度/厚度）的厚度成反比，剥离程度好的薄片有较高的比表面积。
表面积可由N2或亚甲蓝吸附来确定。
但是，Schniepp等指出N2吸附测量高度依赖TRG的可压缩性。
虽然亚甲蓝吸附剥离薄片在溶液中进行从而避免了压缩性的问题，表面拓扑结构和化学物质可能会影响每个亚甲蓝分子占领的地区。
图5f显示了在透射电子显微镜（TEM）下单层石墨烯薄片对多孔性碳覆盖的铜网的图片。
除了通过TEM图片决定大小，电子衍射图可以清楚地从双层薄片分辨出单层。
高分辨率透射电镜（HR- TEM）可以确定功能化薄片之间的原子键和原子缺陷。
HR– TEM也证实了含碳氧键的脂肪族小岛的存在如图4a所示。
血小板的大小和形态可在稀溶液中间接估计。
悬浮液的粘度测量在稀释限度上没有方向问题，并且可以给出粒子的长宽比。
Pasquali和同事使用特性粘度测量，以评估在水中假设为刚性杆的稳定的单壁碳纳米管表面活性剂的平均长度，但至今，固有的粘度一直没有应用于表征石墨烯。
从GO的水的稀溶液的静态光散射可以给出GO的分形维数。
一个研究表明GO近似平板而另一报道称GO为皱巴巴的膜。
然而，在极性溶剂中结果很明显:
GO倒塌为紧凑结构添加丙酮导致更高的分形维数。
4.2.确定化学改性
如上表2，最适用于生产大量石墨烯薄片的路线从GO开始，因此都有一些剩余的氧。
整体的氧化程度可以由标准元素分析量化。
射线光电子能谱（XPS）可以量化表面含氧量并且也能确定碳氧键的类型。
在XPSC1s光谱中的化学位移可以是GO和它的衍生物中存在C-O,CdO,或O-CdO的证据，但仅限量化其相对量。
红外吸收100-102有类似的限制。
CNMR可能是辨别含氧官能团的最直接的方法。
然而，由于核磁共振活性有机碳同素异形体自然存在只有1％，杂讯比低。
通过化学气相沉淀的C13标记的再镍基板上的石墨烯和随后的氧化，Ruoff和它的同事增强信号并确定了化学基团和它们的连接。
拉曼光谱可以量化在GO还原中碳的SP3杂化到SP2杂化的转化和在石墨样品中无序堆放的存在。
SP3到SP2的转化能恢复导电性，因此，电导率也是衡量氧化石墨到石墨烯转化的定性方法。
5.石墨烯在聚合物中的分散
聚合物纳米复合材料的性能在很大程度上取决于它们分散的好不好。
许多研究碳纳米管的纳米复合材料一直专注于寻找更好的分散纳米管到聚合物中的方法。
通过氟化表面功能化、酸改性、和添加自由基提高碳纳米管在溶剂和聚合物中的溶解度。
然而，在分散到聚合物中将捆在一起的簇解开不能轻松完成，并且超声往往缩短管的长度。
从氧化石墨到石墨烯的合成留下一些环氧基和羟基，这些基团极大的方便功能化。
由于氧化石墨和CRG是平的薄片，纠缠捆绑就不是一个问题。
然而，平板重新堆叠，尤其是化学还原后，可以显著降低其有效性。
通过使用表面活性剂可以稳定颗粒悬浮液的还原或在化学还原前与聚合物混合，预防重新堆叠。
GO在水或其他质子溶剂中通过氢键相互作用容易剥离。
纳米复合材料已被GO和水溶性聚合物如聚氧化乙烯（PEO）或聚（乙烯醇）（PVA）产生。
使用与异氰酸酯或胺化学改性后的GO，复合材料已在非质子溶剂中与疏水性聚合物如聚苯乙烯（PS）、聚氨酯（PU）或聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）生产出来。
正如3.3节中所讨论的，通过化学还原氧化石墨可以恢复电导率。
这也可以出现在原来存在导电性的聚合物中。
例如，stankovich等人添加磺化聚苯乙烯然后与水合肼还原氧化石墨。
没有磺化聚苯乙烯，还原后的薄片很快会聚合。
然而，根据聚合物类型和还原剂，这种在原位还原的技术可能会导致聚合物降解。
CRG和TRG的复合材料通过与有机溶剂混合然后去除溶剂制成一些有机物。
不像化学改性GO仍然保留GO的层结构，GO的热膨胀（TRG）导致几乎完全剥离。
因此，相对层叠的CRG必须利用机械应力剥离并通过在溶剂中层间扩散来分散，TRG的分散就比较容易。
由于其褶皱结构，TRG比平坦的CRG薄片在去除溶剂可能更不容易会重新折叠。
石墨烯复合材料可以通过在原位插入聚合单体产生。
报道称聚乙烯醇,,聚甲基丙烯酸甲酯，环氧树脂，聚（芳二硫）与氧化石墨或硅泡沫和聚氨酯与TRG已成功聚合。
特别是为聚（芳二硫），氧化石墨作为氧化剂把硫基共同盐转化为二硫化碳。
然而，这样的单体在溶剂中聚合。
甚至很稀的石墨烯也有高的粘度使分散相聚合困难。
如果改性后的石墨烯上的官能团与单体反应，就能聚合物链就能与石墨烯表面连接。
已证明与聚（2- （二甲氨基）乙酯）和PVA聚合并且和PU形成接枝链。
经济最有吸引力的和可扩展性的将纳米粒子分散到聚合物中的方法是熔融共混。
然而，由于化学改性的石墨烯的热不稳定性，使用石墨烯熔融共混至今限于少数与热稳定的TRGD的研究。
报道称TRG已成功熔融共混入弹性体和玻璃聚合物。
在为数不多的溶液混合与熔融共混的直接比较中，溶液混合产生更好分散（表3，4，5）。
熔融混合的另一个挑战是石墨烯像TRG的低密度分散性使送入熔体混合器困难。
Torkelson和他的同事试图绕过所有石墨烯的合成步骤，通过用高应力产生固态切片粉末直接剥离进入聚丙烯的过程他们的X-射线衍射和透射电镜数据表明，然而，由此产生的复合物主要是小堆叠的石墨。
5.1量化色散
大多数研究都依赖于改进的物理性质，化学性质，以证明他们很好地分散在聚合物基体石墨。
这些间接的方法将在下一节进行审查。
以往操作方法，TEMcangive分散的直接图像和已广泛应用于可视化层状硅酸盐在polymers.127，128石墨可以在TEM成像无需染色91，112，125虽然它有一个较低的原子数对比聚市场汇率层状硅酸盐。
小厚度的孤立（〓0.34纳米）石墨薄片，使他们更难以融于TEM照片。
此外，功能热剥离过程中形成的缺陷曲平石墨成像高度皱巴巴的床单。
在广泛的研究层状硅酸盐/聚合物纳米复合TEMFornPaul128讨论透射电镜对薄片状填料的分散性进行量化的其他困难。
尽管有这些困难，已有至少一个试图直接用透射电镜透析量化嵌入石墨分散在聚合物中的情况。
图6突出石墨和TRG之间分散在聚萘二甲酸乙二醇酯之间的差异.皱纹的TRG可以看到在图6b中的一些表。
衡量分散粒子的长宽比，AF=（片长度）/厚表长度
评估画直线的轮廓线如图6b所示。
厚度决定从全宽最大线性一半强度贯穿每个粒子。
如100张钞票的值绘制图如图6c。
尽管会失去更薄的可能性，这些分布
宽高比是一个Trg从分散度讲有益的措施。
5.2流变
流变是量化纳米复合材料的分散性的有效工具。
它的平均值超过很多颗粒并且它本身可用于可加工性的预测。
一个可以产生AF的实验是一套网络的形成。
图7显示了一系列浓度的石墨和TRG在290C下分散在PEN中的，在小应变剪切振荡和其他频率下的剪切存储模量、GO.。
在约5wt%的石墨和1wt%的TRG时，GO在低频下成为单独的频率，一个网络状的明显的固体。
在这刚性渗流体制中，弹性颗粒悬浮液的浓度依赖性可用幂尺度转换描述：
其中φperc是渗流阈值和V是幂指数，石墨烯的φperc通过实验确定，绘制低频率的GO的φ-φperc.图。
与球体相比，在较小的体积份数时形状各异的粒子渗透，在极其扁/长限制时，渗流阈值与粒子长宽比是成反比的，随着一些简化假设（随机取向、单分散和盘形粒子），Ren等人确定了Af和φperc之间的比例，Af¼3φsphere2φperc
（2）
其中φsphere=0.29，互穿渗流发作，任意填充球。
使用图7的数据以确定石墨的φperc，eq2givesAf=18，与图6C的TEM结果吻合良好。
对TRG，Af=160，比电子显微镜确定的值更高。
根据上面的讨论，至少这些差异的一部分是由于TEM丢失了最薄的薄片。
电导率的渗流阈值通过AF可以用来量化分散程度。
从电渗流值，PEN中的石墨的Af∼13和TRG的∼100。
使用GO数据计算的更高的AF值（160）表明粒子间可由高分子链连接引起网络渗流，在比电导率渗流较低的浓度下。
然而，在使用流变测量来量化石墨烯分散性时也有一些缺陷。
各向异性的粒子的流变反应敏感。
典型的分析假设随机粒子方向可与事实相差很远，，因为加工、甚至加载入流变仪诱导颗粒对齐，特别是集中在粘性聚合物基质中的高长宽比的粒子。
例如，1wt%的TRG分散入粘度为4000Pas的熔融聚碳酸酯基质中。
它的剪切弹性模量表明即使在230C时向流变仪中加入样品十小时也没有达到平衡的迹象。
在典型实验条件下布朗随机极其缓慢。
类似在粘弹性熔体中的变化和报道的从层状硅酸盐，碳纳米管、碳纳米纤维（CNF）复合材料通过热处理的电导率。
尽管如果装载时间保持不变可以获得有意义的结果，长时间的流变实验需要基体有足够的热稳定能力。
6.石墨烯/聚合物纳米复合材料的性质
正如前面章节的讨论，通过化学还原或快速热解得到GO从而得到剥离的碳薄片能够分散进聚合物来改变它们的物理性质。
在本节中，我们提出了石墨烯/聚合物纳米复合材料的电性能、热性能、机械性能和气阻性。
6.1电导率
石墨烯薄片可以提供电子转移的渗透途径，制成导电复合材料。
类似好处可以实现与其他导电碳填料例如炭黑（CB）、碳纳米管（CNF）和膨胀石墨。
然而，在明显的低负荷下石墨烯能使绝缘体转变成导体，媲美碳纳米管（CNT）的电渗流阈值。
当具有相同的长宽比时，理论预计棒状体是盘状体体积的二分之一。
然而，由于真正的复合物形态是相当复杂的（粒子相互作用，灵活性，缠结），这并不适用于实际中：
像棒状CNT未必比盘状的石墨烯的渗透密度低。
粒子的方向也其着重要的作用：
当粒子平行排列时渗流阈值变得更大。
用石墨烯生产导电聚烯烃，乙烯和丙烯酸聚合物，聚酯，聚酰胺，聚氨酯，环氧树脂，天然和合成橡胶已被报道。
这些材料可用于，例如：
电磁屏蔽、防静电涂层和导电涂料。
表3显示了大量的导电聚合物/石墨烯复合材料，它们的制备方法和导电需要的最低的体积分数。
电渗流阈值只有质量分数，它们用聚合物和石墨的密度2.28g/cm3转化为体积分数（括号中的值在表3，4，5）。
由Stankovich等报告称电渗流阈值最低为0.1vol％。
对聚苯乙烯溶剂与异氰酸酯处理的GO（IGO）混合，然后溶剂相与二甲基肼反应还原。
这种渗透的开始与单壁碳纳米管和多壁碳纳米管（碳纳米管）相似。
所以，报道称在离子液体中电化学剥离石墨生产在0.13-0.37vol%下渗透到PS中的石墨层。
正如第三条和第4条，热还原石墨烯（TRG）无需额外的还原步骤就保留高的导电性并由于其热稳定能力可熔融处理。
然而，热塑性聚氨酯（TPU），从DMF溶液中这些碳薄片仍然表现出好的分散性并且导电性（0.3vol%）比熔融混合后压缩成型的薄膜（0.8vol%）需要更低的负荷。
TRG和导电性复合材料的分散可能也依赖于热剥离的条件和与基体聚合物的相容性。
steurer等人发现TRG的渗流阈值在不同的聚合物中的范围从1.3t到3.8vol%即使经过类似的处理（见表3）。
Kim和Macosko报道称在PC中TRG的渗流阈值在∼0.6vol%，比Steurer的明显较低。
这种差异可能是由于事实上Steurer等在GO快速热解时使用相对温和的条件（∼600C）。
盘状石墨的各向异性也起着重要的作用，它是在加工过程中由流动引起的：
压缩成型的TRG/PC复合材料比长时间热处理的样品导电率小。
应当指出，Drzal和同事报告说聚丙烯与从热膨胀酸处理的石墨得到GNP的电渗流可以实现低至0.1-0.3vol%。
GNP不是石墨烯，它仍保留石墨的多层结构和相对较低的比表面积（∼100m2/g）.。
然而，它的大颗粒的长宽比和累计的薄层的高的刚性阻止颗粒蜷曲，这可能会降低电渗流所需的颗粒的数量。
令人惊讶的是，对在与PP极性相似的线性低密度聚乙烯中的GNP，报告称电渗流显著提高12-15wt%.。
在PP研究中，聚合物颗粒在于溶剂混合前涂上GNP。
这些措施可能会破坏颗粒聚集和提高分散质量。
6.2.热导率
超级的热传导性质使分散的石墨烯具有微型电子设备的热处理的潜力，如热膏、热驱动和形状记忆聚合物。
据报道，2层、板状的GNP比1层、棒状的CNT货CNF更能有效的提高热导率。
然而，不像指数增加导电性，通过碳纳米材料增加导热性不那么大，甚至低于有效介质理论的预期。
这部分原因是热导率在聚合物（0.1-1W/（m3K））和石墨碳（MWCNT3000）的对比和石墨烯5000W/（m3K））相比（石墨烯6000和不导电聚合物10-18-10-13S/cm的对比）。
此外，由于热能主要转移到晶格（声子）的振动形式。
填充聚合物和填充填料的接口振动模式耦合不佳将产生明显的热阻（Kapitza阻力）。
Huxtable等人估计碳纳米管/聚合物的界面的热阻相当于20nm厚的聚合物薄层。
匹配的表面化学或共价接口耦合可由界面声子散射的最小值求的。
然而，过度的功能化也会趋于碳材料的内在导热性。
使用GNP提高热导率被环氧树脂、聚丙烯、PE、聚酰胺（PA）和石蜡证明。
例如环氧树脂，通过合并33vol%167或25vol%159的几纳米厚的石墨薄板通过溶液聚合可以获得导热系数高达30倍的增长。
然而，对PP、PE、和PA复合材料通过与相同数量的GNP熔融共混增加导热系数比较不明显（增加少于15倍）。
剥离程度、方向和界面相互作用对复合材料的热传导有影响。
Haddon和他的同事通过选择不同的热扩散温度控制GDP的Af并报告加强薄板的Af越高增加导热系数越高。
当薄板是挤压或溶剂铸
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