專利名稱：：熱剝離型氧化石墨的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種基于改性氧化石墨的高表面積材料。
背景技術(shù)：
：納米粒子填充的高分子復(fù)合材料(NC)領(lǐng)域已經(jīng)具有相當大的重要性，特別是其中納米粒子具有與聚合物鏈相當?shù)某叨?，具有大?00的長寬比，并且納米粒子被均勻分散于聚合物基質(zhì)的復(fù)合材料。有幾種已經(jīng)被廣泛研究用于改善高分子復(fù)合材料的機械性能、導(dǎo)電性以及導(dǎo)熱性的填充材料，例如，分形團聚的納米粒子(二氧化硅和炭黑)、碳納米管(CNT)、無機粘土和硅酸鋁納米片。在生產(chǎn)納米粒子填充的高分子復(fù)合材料方面的最初嘗試經(jīng)常導(dǎo)致具有不足的納米粒子分散和下降的機械性能的材料。盡管對于工業(yè)應(yīng)用經(jīng)常是不實用的，但是涉及溶劑基或單體基處理的小規(guī)模分散法有時候得到具有多功能性能以及改良的機械性能的NC。存在一些影響開發(fā)能夠用于實際應(yīng)用的具有穩(wěn)定性能的NC的以下問題(1)許多所用的納米粒子價格昂貴(例如，CNT);(2)經(jīng)常必須進行化學(xué)或機械處理以獲得良好的分散性，這對于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)來說是不實用的；以及(3)無機納米填料與碳氫聚合物基質(zhì)相之間的界面能失配的問題導(dǎo)致加工困難以及機械性能難題。對納米粘土已經(jīng)進行了大量的工作。在各種聚合物體系中，納米粘土增強的復(fù)合材料已經(jīng)顯示出提高的剛性、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、阻擋層電阻以及阻燃性。納米粘土還是長寬比高的納米片，該納米粘土像石墨烯(graphene)—樣，是從便宜的商品原料(粘土)獲得的，因此適合與本發(fā)明設(shè)計的石墨烯高分子復(fù)合材料相比較。粘土的面內(nèi)模量應(yīng)該近似于云母的面內(nèi)模量，其為178GPa，遠遠低于石墨烯的值1060GPa(來自石墨面內(nèi)的值)。最近的研究指出，粘土的親水性使它們與大多數(shù)疏水性聚合物不相容。一種方法是通過各種方法(氨基酸、有機銨鹽、四有機膦)使粘土親有機物質(zhì)。這些粘土被稱為"有機粘土"。這些材料已經(jīng)遇到了所加入的界面改性劑的成本以及這些改性劑在加工條件下不穩(wěn)定性的問題。此外，難以在聚合物基質(zhì)中均勻地分散這些有機祐土。碳納米管作為納米填料也已經(jīng)產(chǎn)生了極大興趣。它們具有良好的機械性能和大的長寬比，并且與粘土基納米填料相比，它們的表面應(yīng)該與碳氫聚合物更相容。作為納米填料，CNT具有一些局限性，其中之一是它們的生產(chǎn)成本。因為它們是在氣相法中制備的，生成成本比在高密度下進行的溶液基方法更昂貴。生產(chǎn)單壁碳納米管(SWCNT)需要加入金屬催化劑，為了生產(chǎn)純的SWCNT材料必須將該金屬催化劑去除，否則如果不去除金屬催化劑，將導(dǎo)致在最終的材料中存在重金屬污染物。石墨是一種"半金屬"，最近的成果已經(jīng)證實由高度取向的熱解石墨(HOPG)獲得的非常薄(幾層厚)的納米片是穩(wěn)定的和半金屬性的，并且具有用于金屬晶體管應(yīng)用的異常性能。盡管石墨烯薄片具有與碳納米管(CNT)相同的spS碳原子蜂窩結(jié)構(gòu)，但是直到如今，還不能夠高效地生產(chǎn)出使石墨烯應(yīng)用成為可能所需要的高度分散的薄片。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的是提供剝離型氧化石墨。本發(fā)明的另一目的是提供用于制備剝離型氧化石墨薄片，特別是被分離下來成為單獨的石墨烯薄片的熱剝離型石墨的方法。本發(fā)明的另一目的是提供一種基于改性石墨的材料，所述材料適合例如作為用于高分子復(fù)合材料的納米填料、用于復(fù)合材料的導(dǎo)電填料、用于電池和超電容器(ultracapacitor)的電極材料；作為改善聚合物的擴散阻擋層性能的填料以及作為儲氫材料。本發(fā)明的另一目的是提供一種填充材料，所述填充材料具有與聚合物鏈相當?shù)某叽纾哂写笥?00的長寬比，并且所述填充材料能夠被均勻地分散在聚合物基質(zhì)中。本發(fā)明的另一目的是提供一種基于改性石墨的材料，所述材料是導(dǎo)電的，并且當將其與聚合物基質(zhì)進行配制時能夠賦予導(dǎo)電性。本發(fā)明的另一目的是提供一種基于改性石墨的材料，所述材料具有高的長寬比，使得當將其加入到高分子復(fù)合材料中時它能夠作為擴散的阻擋層。通過本發(fā)明已經(jīng)達到這個和其他目的，本發(fā)明的第一實施方式包括改性的氧化石墨材料，其包括表面積為約300m2/g~2600m2/g的熱剝離型氧化石墨(TEGO),其中當通過X-射線衍射(XRD)測定時，所述熱剝離型氧化石墨沒有顯示出石墨和/或氧化石墨的信號。在另一實施方式中，本發(fā)明涉及制備上述TEGO的方法。圖1圖示了石墨和通過氧化不同時間所制備的氧化石墨的XRD圖。圖2顯示了被氧化96小時的GO的選區(qū)電子衍射(SAED)圖以及由GO中的層積間距形成的書f射環(huán)的結(jié)構(gòu)。圖3圖示了被氧化96小時的GO樣品的固態(tài)13C-NMR譜圖。圖4a和4b圖示了TEGO以及通過氧化96和24小時并且在105(TC下快速膨脹所制備的GO樣品的XRD圖。圖4b中不完全氧化的GO在熱處理之后于20-26.5°處產(chǎn)生了更顯著的衍射峰。圖5顯示了由完全氧化的GO(96小時)所制備的TEGO的選區(qū)電子衍射(SAED)圖，其沒有衍射環(huán)結(jié)構(gòu)。發(fā)現(xiàn)TEGO的結(jié)構(gòu)是完全無序的，這與圖4a和4b中的XRD信息是相當?shù)?。圖6顯示了通過在不同溫度下加熱GO樣品30秒鐘所制備的TEGO樣品的BET表面積。圖7顯示了(A)EG的XRD圖和(B)EG的SEM圖像。圖8顯示了原子力顯微鏡(AFM)圖像，其圖解了薄的、有皺的小片的結(jié)構(gòu)。在圖像上疊加的是沿所示的行掃描進行的高度曲線。平均高度為~2.8nm。圖9顯示了TEGO的高分辨X-射線光電子能譜(XPS)圖。圖10顯示了不同重量百分數(shù)填充量的TEGO/PMMA樣品的數(shù)字圖像。圖ll顯示了(A)反映不同納米填料增強的PMMA復(fù)合材料的熱降解性能的熱重分析(TGA)曲線和(B)PMMA中的不同納米填料的儲能模量與溫度的關(guān)系曲線。圖12顯示了TEGO-PMMA斷裂面的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像(A)和(B)。通過使用高的加速電壓(20kv),可以觀察到TEGO納米片的表面下的形態(tài)。在復(fù)合材料內(nèi)部TEGO納米片的持久皺折的性質(zhì)提供了與寄主聚合物基質(zhì)更好的相互作用。圖13顯示了由動態(tài)力學(xué)分析(DMA)的標準化tanS峰，其顯示出PEGO/PMMA(即使在最低的0.05wt。/。填充量)的Tg相對于SWCNT/PMMA或EG/PMMA納米復(fù)合材料所觀測到的Tg增加~35°C。圖14顯示了由在兩個金屬電極(白灰色)之間施加的偏壓所引起的通過復(fù)合材料樣品的電流分布的示意圖。圖15顯示了基于橫向交流測量TEGO/PMMA納米復(fù)合材料的的電導(dǎo)率作為填料含量的函數(shù)。圖16所示的是(A)與SWCNT-PMMA和EG-PMMA復(fù)合材料相比，lwt%的TEGO-PMMA的熱力學(xué)性能改進的總結(jié)圖。所有的性能值都相對于純PMMA的值進行標準化，因而在以上尺度上是相對統(tǒng)一的。純PMMA值為E(楊氏模量)=2.1Gpa，Tg(玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)=105°C，極限強度=70Mpa,熱降解溫度=285°C。(B和C)分別為EG-PMMA和TEGO-PMMA的SEM圖像如斷裂面(C)所示的，TEGO納米片的尺寸大小(納米片厚度)和形態(tài)(皺折的結(jié)構(gòu))以及它們的表面化學(xué)性質(zhì)導(dǎo)致與寄主聚合物的強界面相互作用。相比之下，簡單膨脹的石墨表現(xiàn)出更厚的片，該片與聚合物基質(zhì)結(jié)合差(B)。圖17顯示了在TEGO/PMMA復(fù)合材料中不同重量％的TEGO的儲能模量-溫度響應(yīng)的關(guān)系曲線。圖18顯示了RT儲能模量(Gpa)-TEGO/PMMA復(fù)合材料的重量％的關(guān)系曲線。圖19顯示了(a)1重量％的TEGO/PMMA復(fù)合材料和(b)5重量％的TEGO/PMMA復(fù)合材料的SEM圖片。圖20顯示了不同重量％的TEGO/PMMA復(fù)合材料的標準化tan5的溫度掃描曲線。圖21顯示了通過TGA分析的TEGO/PMMA復(fù)合材料的熱降解曲線。圖22顯示了實部Z-TEGO/PMMA復(fù)合材料的頻率響應(yīng)曲線。具體實施例方式與CNT相比，石墨的相對低成本使剝離型石墨成為一種有吸引力的材料。由于石墨烯以及像石墨烯樣的薄片的化學(xué)性質(zhì)，與粘土納米片相比，石墨納米小片(GNP)的應(yīng)用是有優(yōu)勢的。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，碳原子異常豐富的化學(xué)性質(zhì)可以用于復(fù)合材料的界面工程，還可以用于許多其他可能的應(yīng)用領(lǐng)域，例如石墨烯片在納電子學(xué)和傳感器中的應(yīng)用。石墨烯和像石墨烯樣的薄片是疏水性的，因此可與許多聚合物和其他有機材料(包括蛋白質(zhì)和DNA)相容。此外，可以通過與官能團的化學(xué)偶聯(lián)來"調(diào)制"石墨烯薄片的潤濕性。石墨或石墨烯薄片彼此通過范德華力相互作用，以形成層狀的或者堆積的結(jié)構(gòu)。理論上，石墨烯薄片具有高達2,600m"g的表面積，這是因為它們是由原子厚的層構(gòu)成的。石墨具有各向異性的機械性能和結(jié)構(gòu)。不像在每層內(nèi)的強sp"共價鍵，石墨蹄層通過相對弱的范德華力結(jié)合在一起。由于這種各向異性，石墨在面內(nèi)和c軸方向上具有不同的性能。文獻中已經(jīng)記載了插層和氧化石墨烯薄片的石墨的化學(xué)改性。插層法是一種將客體材料插入到層狀寄主材料的"通道(gallery)"中的方法，所述插層法使這些薄片的間隔超過天然石墨的0.34nm間距。形成插層化合物的層狀材料包括石墨、氮化硼、石咸金屬氧化物和硅酸鹽粘土。在這些材料中，石墨和氮化硼是僅有的以下所述的固態(tài)層狀材料，該固態(tài)層狀材料是由原子薄的原子薄片構(gòu)成的，并且在它們形成"階(stages)"的能力方面是獨特的，在所述"階"中，單層的客體插層劑(intercalant)被n多層寄主分開而形成"n-階"化合物。新的原子或分子插層劑層。由于其兩性的特性，石墨能夠與還原劑或者氧化劑反應(yīng)，導(dǎo)致形成供體型或者受體型石墨插層化合物(GIC)。對于供體型GIC,插層物(陰離子)向寄主層供給電子，而對于受體型GIC，插層物(陽離子)從寄主層獲得電子。本發(fā)明的方法開始于且依賴于石墨的基本上完全的插層，以形成階數(shù)n-1的氧化石墨。插層對固定層中的碳原子的鍵長的影響也依賴于所考慮的是供體還是受體。此外，用堿金屬，會有超過初始值1.420A的少量膨脹，該膨脹大約與化合價成正比，與階指數(shù)和金屬離子半徑成反比。插層法可以通過插層劑引起碳原子層的變形或者變皺。還可以發(fā)生碳原子層的局部翹曲。部分氧化石墨的結(jié)果生產(chǎn)出氧化石墨(GO)。已經(jīng)提出了許多模型來描述氧化石墨的結(jié)構(gòu)。但是，GO的精確結(jié)構(gòu)仍然是研究的熱點。已經(jīng)提出了制備具有折疊的或"蠕蟲狀"結(jié)構(gòu)的膨脹石墨材料的方法。這些材料具有許多用途，包括電磁干擾屏蔽、溢油修復(fù)和吸附生物醫(yī)學(xué)液體。大多數(shù)這些部分剝離的石墨材料是通過如下方法制備的在存在發(fā)煙硝酸的條件下，用硫酸插層石墨，以得到膨脹的石墨材料。然后將這些膨脹的材料加熱，以得到c-軸方向增大的材料。當這些材料有時候被稱為"膨脹石墨"或"剝離石墨，，時，它們與本發(fā)明的TEGO是不同的。對于那些"蠕蟲狀的"膨脹氧化石墨材料，僅僅部分地使單個石墨或GO薄片分離，以形成"折疊的，，結(jié)構(gòu)。雖然加熱導(dǎo)致c-軸尺寸的膨脹，這些材料的典型表面積在10-60m々g的數(shù)量級。低于200m2/g的表面積以及存在原始石墨的0002衍射峰(對應(yīng)于0.34nm的d面間距)兩者都顯示出缺乏完全分離或剝離石墨烯薄片。雖然術(shù)語"石墨烯"被用來表示石墨堆積的單個層，氧化石墨表示高度氧化形式的石墨，其中各石墨烯薄片已經(jīng)被氧化，但是石墨烯將被用來表示層狀薄片結(jié)構(gòu)，該層狀薄片結(jié)構(gòu)處在介于天然石墨烯和氧化石墨之間的部分氧化的狀態(tài)。本發(fā)明涉及一種基于改性石墨的材料，所述材料適合例如作為用于高分子復(fù)合材料的納米填料、用于復(fù)合材料的導(dǎo)電填料、用于電池和超電容器的電極材料；作為改善聚合物的擴散阻擋層性能的填料和作為儲氫材料。石墨納米小片(GNP)材料區(qū)別于以前的石墨材料，這些材料缺乏一種或多種對于合格的納米填料所需要的屬性。另外，本發(fā)明涉及一種基于改性石墨的材料，所述材料是導(dǎo)電的，并且當與聚合物基質(zhì)一起配制時能夠賦予導(dǎo)電性。本發(fā)明還涉及一種基于改性石墨的材料，所述材料具有高的長寬比，使得當將其加入到聚合物復(fù)合材料時所述材料能夠作為擴散的阻擋層。更具體地，本發(fā)明涉及一種基于通過新方法剝離的氧化石墨的新型材料。該方法的初始步驟是插層和氧化天然石墨，以形成被氧化的石墨或者氧化石墨(GO)。該初始步驟引起石墨烯層之間的間距膨脹，而喪失了其固有的0.34nm間距。在該膨脹過程中，如XRD圖中所看到的，與0.34nm間距相關(guān)的衍射峰將消失，同時與0.71nm間距相關(guān)的衍射峰將出現(xiàn)。用于基本上完全插層和氧化石墨的最佳測量方法是0.34nm衍射峰消失并且僅僅被0.71nm峰所代替。到目前為止，還沒有文獻報導(dǎo)這種完全插層和氧化石墨?；旧贤耆牟鍖尤鐖D4和5所示的。GO上由此產(chǎn)生的官能團例如羥基、環(huán)氧基和羧基，單獨地或組合地促進水分子保留在GO層之間的通道中?？焖偌訜酖O(在0.34nmXRD峰完全被0.71nm衍射峰代替之后)導(dǎo)致插層劑的過熱和揮發(fā)，以及由氧化石墨中的含氧物質(zhì)的化學(xué)分解中排出氣體(例如co2)，所述插層劑是被吸收的溶劑，例如，水以及水與水溶性溶劑的混合物。這些方法單獨地和共同地產(chǎn)生分離或剝離GO薄片的壓力。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語"剝離"表示從層狀的或者堆積的結(jié)構(gòu)分離成為一種基本上被分層的、無序的和不再堆積的結(jié)構(gòu)的方法。這種過程得到無序的GO薄片，其表現(xiàn)為一種具有大表面積的、蓬松的且密度非常低的材料。在X-射線衍射圖中，無序的GO沒有顯示出對應(yīng)于0.71nm的衍射峰。在惰性氣氛中快速加熱的過程中，GO被部分地還原并且成為導(dǎo)電的。加熱的速度可以是至少約2000。C/min，優(yōu)選高于2000。C/min。惰性氣氛無特別限制，只要氣體或者氣體混合物是惰性的。優(yōu)選地，使用氮氣、氬氣或者它們的混合物。此外，可以使用還原氣氛，例如一氧化碳、甲烷或其混合物。TEGO能夠容易地分散在極性溶劑和聚合物中，可以被用于例如復(fù)合材料中作為納米填料、用于超電容中作為分散劑以及作為儲氫材料。水通過與極性氧官能團和離子型插層劑的相互作用而進入。但是，水不是插層劑?；贕O的總重量，在氧化石墨之間的通道中的水保留量可以為1~500重量°/。，優(yōu)選為1~300重量％,最優(yōu)選為1~100重量％。水保留量包括其間的所有數(shù)值和次值，尤其是包括基于GO總重量的5、10、20、40、60、80、100、150、200、250、300、400、450重量％。所用的水優(yōu)選是去離子水，優(yōu)選電阻率在100~0.2MQ/cm之間，更優(yōu)選在50~0.2MQ/cm之間，最優(yōu)選在18~0.2MQ/cm之間的水。電阻率包括其間的所有數(shù)值和次值，尤其是包括0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16和17MQ/cm。用于進行氧化石墨以生產(chǎn)氧化石墨的溶劑并無特別限制。盡管優(yōu)選的介質(zhì)是水，可以使用助溶劑或者添加劑來提高疏水的石墨片的潤濕性?？梢詥为毜鼗蛘呓M合地使用溶劑和/或添加劑。優(yōu)選的添加劑包括醇，例如甲醇、乙醇、丁醇、丙醇、乙二醇；水溶性酯和醚；表面活性劑，例如非離子型環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷及其共聚物；烷基表面活性劑例如特基托(Tergitol)類表面活性劑或粹通(Triton)類表面活性劑，或者具有環(huán)氧化乙烷和環(huán)氧丙烷或環(huán)氧丁烷單元的表面活性劑。這些表面活性劑的實例包括聚醚(Pluronic)或羥乙酰乙酸內(nèi)置(Tetronic)系列的表面活性劑。助溶劑和表面活性劑可以以溶液相的0.0001~10wtQ/。的水平來使用。助溶劑和表面活性劑的量包括其間的所有數(shù)值和次值，尤其是包括基于溶液相重量的0.0005、0.001、0.005、0.01、0.05、0.1、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9和9.5重量％。TEGO上的極性官能團優(yōu)選地是羥基、環(huán)氧基和羧酸基團或者它們的衍生物。使用與這些極性官能團反應(yīng)的分子可以將這些極性基團官能化?？梢园ǘ喾N類型的官能團。例如，烷基胺和二烷基胺可以被用來通過與環(huán)氧化物反應(yīng)來增加表面的疏水性，也可以被用來共價交聯(lián)TEGO表面。?；饶軌蚺c羥基反應(yīng)來增加烷基。胺或羥基與羧酸的反應(yīng)可以被用來連接基團，以通過增加烷基使表面更疏水。通過使用例如上面所列的化學(xué)性質(zhì)來增加環(huán)氧乙烷、伯胺、仲胺和酸官能團，可以將表面制備為更親水。一類重要的修飾包括在表面接枝物質(zhì)以增加填料表面和聚合物基質(zhì)之間的粘結(jié)作用。這些接枝劑可以包括聚合物基質(zhì)相的低分子量類似物，或者具有與基質(zhì)相相同組分的、帶有反應(yīng)性官能團的聚合物。這些接枝試劑可以包括醋酸乙烯酯或馬來酸酐的聚乙烯或聚丙烯共聚物或者它們的混合物，以促使TEGO和烯烴聚合物之間的相容性。插層劑包括但不限于無機酸或者它們的鹽，單獨地或者是混合物，優(yōu)選包括麗03、H2S04、HC104、KC104。在加熱過程中所排出的氣體包括來自GO層之間的結(jié)合水的水蒸汽；疏的氧化物SOx和H2S,來自于沒有被洗滌去除的插層硫酸鹽；氮的氧化物NOx，如果使用硝酸鹽作為插層劑；C02、CO和CJ-U3。物質(zhì)，來自于GO前體的氧化物質(zhì)的部分還原和消除。x、m、n、o是數(shù)字，優(yōu)選是整數(shù)。在加熱過程中可以排出多種氣體。在一個實施方式中，在剝離期間汽相的分解產(chǎn)物的紅外光譜顯示出，在未洗滌過的GO樣品中存在有S02、C02和水，在洗滌過的樣品中只有C02和水。S02由插層的硫酸根離子的分解而產(chǎn)生，C02來自于GO上的氧化物質(zhì)的分解。可以產(chǎn)生少量的更高碳原子數(shù)的氣體排出產(chǎn)物。如果使用硝酸鹽插層劑，可以有NOx物質(zhì)釋放出來。在惰性氣氛中快速加熱按照如下過程進行。快速加熱GO前體對于成功生產(chǎn)TEGO是必需的。如果溫度升高太慢，那么排出的氣體可以從GO薄片之間的側(cè)面通道中逸出，而沒有建立起足夠剝離GO的壓力。不足的加熱速度可能發(fā)生，因為樣品和加熱爐之間的溫度梯度太低，應(yīng)用溫度梯度太慢，或者同時加工太大的樣品，使得GO層內(nèi)部的熱阻導(dǎo)致緩慢加熱樣品層的內(nèi)部。2000°C/min數(shù)量級的溫度梯度生產(chǎn)出表面積高達1500m2/g的TEGO材料。這對應(yīng)于在1050。C的管式加熱爐內(nèi)30秒鐘的加熱時間。120°C/min的加熱速度生產(chǎn)出表面積僅為500m2/g的TEGO樣品。更高的梯度將產(chǎn)生更好的剝離，極限是2600m々g的理論最大值。為了獲得最大的表面積，需要將TEGO膠態(tài)地分散在極性溶劑中，并且在溶液中通過吸附法測定表面積。這可以確保所有的表面積都是作為膠態(tài)分散的結(jié)果。除了提高加熱速度之外，終點溫度必須足夠高以使水泡核沸騰以及GO氧化物和插層離子分解。熱重研究顯示出對于揮發(fā)性組分的復(fù)雜蒸發(fā)，高于250。C的溫度是必需的。如果將GO暴露在高于3000。C的溫度，可能發(fā)生GO結(jié)構(gòu)的過度降解。但是，這是GO所經(jīng)歷的溫度。在火焰燃燒室中被剝離的GO樣品可能涉及超過3000。C的火焰溫度，但是在火焰中的短的停留時間、或者溶劑蒸發(fā)或排出的氣體的冷卻作用可以保持粒子所經(jīng)歷的溫度低于300(TC,盡管火焰溫度更高。基于高分子復(fù)合材料或油墨制劑的重量，在填料填充量為0.1~20wt%，優(yōu)選1.55wt。/。的范圍內(nèi)，TEGO增加聚合物基質(zhì)的電導(dǎo)率10"~1018倍。填料的量包括其間的所有數(shù)值和次值，尤其是包括0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4和4.5wt%。這相應(yīng)于在PMMA中1.5~5wt。/。的TEGO填充量下電導(dǎo)率從10"S/m增加到10-s10"S/m。在更高填充量的填充復(fù)合材料或油墨制劑中，可以獲得超過O.Ol~1000S/m的更高電導(dǎo)率?；谄茐募僺pZ石墨結(jié)構(gòu)的氧的百分含量，單個TEGO薄片的基礎(chǔ)電導(dǎo)率為石墨電導(dǎo)率的1/2~1/10數(shù)量級。常見報道的純石墨片的面內(nèi)電導(dǎo)率值為2~5x105S/m?？梢詫EGO分散于其中的聚合物包括但不限于聚乙烯、聚丙烯及其共聚物；聚酯；尼龍；聚苯乙烯；聚碳酸酯；聚己酸內(nèi)酯；聚己內(nèi)酰胺；氟化乙烯；聚醋酸乙烯酯以及它的共聚物；聚氯乙烯，聚曱基丙烯酸甲酯和丙烯酸酯共聚物；耐沖擊性聚苯乙烯；苯乙烯片狀模塑料；聚己酸內(nèi)酯；聚己內(nèi)酰胺；氟化乙烯；苯乙烯丙烯腈；聚酰亞胺；環(huán)氧樹脂和聚氨酯。能夠與TEGO復(fù)合的合成橡膠包括但不限于聚[4,4'-亞曱基雙(異氰酸苯酯)]-交替-1，4-丁二醇/聚己二酸丁二醇酯，聚[4，4'-亞甲基雙(異氰酸苯酯)]-交替-l,4-丁二醇/聚己二酸丁二醇酯、聚[4，4'-亞曱基雙(異氰酸苯酯)]-交替-l,4-丁二醇/聚己二酸丁二醇酯、聚[4,4'-亞甲基雙(異氰酸苯酯)]-交替-l,4-丁二醇/二(丙二醇)/聚己酸內(nèi)酯、聚[4,4'-亞甲基雙(異氰酸苯酯)]-交替-1,4-丁二醇/聚四氫呋喃、端氨基聚丁二烯例如HYCARATB2000X173、端羧基聚丁二烯例如HYCARCTB2000X162、聚丁二烯、二羧基封端的丁基橡膠、苯乙烯/丁二烯共聚物、聚異戊二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚二曱基硅氧烷和天然膠乳。這些聚合物可以單獨使用或者組合使用。能夠?qū)EGO混合到這些聚合物的單體的前體中，并且在TEGO納米填料存在的情況下完成聚合。聚合物和/或它們的前體可以單獨使用或者組合使用。可以將TEGO分散于其中的極性溶劑包括水；N-曱基吡咯烷酮(NMP);二曱基曱酰胺(DMF);四氫呋喃(THF);醇；二醇例如乙二醇、丙二醇和丁二醇；脂肪族和芳香族酯；鄰苯二甲酸酯例如鄰苯二曱酸二丁酯；氯化的溶劑例如二氯曱烷；醋酸酯；醛；乙二醇醚；丙酸酯。所希望類型的代表性溶劑可以在陶氏4b學(xué)的網(wǎng)力占(http:〃www.dow.com/oxvsolvents/prod/index.htm)上才戈至l]。極性溶劑可以單獨或者組合使用?？梢允褂门c非極性溶劑的混合物。使用可控自由基聚合(RAFT、ART、NMP或MADIX聚合)機理，TEGO表面上的羥基可以是聚合物鏈生長的起始位點?？梢允褂萌魏我环N可聚合的單體。優(yōu)選的單體是芳香單體例如苯乙烯、曱基丙烯酸酯、丙烯酸酯、丁二婦和它們的衍生物。單體可以單獨使用或者混合使用。本發(fā)明涉及通過如下方法制備的熱剝離型氧化石墨(TEGO),該方法包括(a)氧化和/或插層石墨樣品，獲得具有膨脹夾層的氧化石墨；和(b)加熱所述氧化石墨，以使插層的水和/或溶劑(插層劑)過熱并且從插層的水和/或溶劑(插層劑)中逸出氣體，以及使所述氧化石墨分解。快速增加的壓力基本上剝離或者使GO層狀堆疊變得無序。TEGO的基本上剝離被定義為沒有出現(xiàn)在20為~26.5。的原始石墨峰(石墨烯薄片之間的間隔為0.34nm)的X-射線衍射峰，正如通過比較圖4a中的TEGO的XRD圖和圖1中的純石墨的原始XRD圖所顯示的。20在24~29。范圍內(nèi)的峰面積小于26在10~20°范圍內(nèi)的寬TEGO峰的面積的1%。不合適的或者不完全的剝離可以獲得如圖4b中所示的材料，圖4b顯示出存在石墨峰和寬TEGO峰。這種材料不是我們在本專利中稱作為TEGO的材料。對于本發(fā)明所描述的TEGO材料，來自初始GO薄片(參見圖4a)的20=12.5~14.5。衍射峰的面積小于20=9~21。的TEGO峰的總面積的15%。本發(fā)明還涉及用于制造TEGO的方法，該方法包括如上所述的步驟。在步驟b)中加熱可以在燃燒爐中于300-2000。C的溫度下進行，優(yōu)選為800~1200°C,最優(yōu)選為約IOO(TC。所述溫度包括其間的所有數(shù)值和次值，尤其是包括400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800和1900°C。溫度越高，力口熱時間越短。加熱時間還依賴于樣品的體積和熱傳導(dǎo)可能具有的任何限制。較大體積的樣品可能需要較長的加熱時間。加熱時間優(yōu)選在1秒鐘5分鐘之間。加熱時間包括其間的所有數(shù)值和次值，尤其是包括5、10、20、30、40、50秒鐘；1分鐘、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5分鐘。在另一實施方式中，步驟b)可以通過在約2500。C的溫度下穿過火焰噴射進行。在這種情況下通過時間在幾分之一秒約1秒鐘的量級。步驟b)中的過熱是指將薄片間的7jc局部加熱到超過IO(TC的溫度。在優(yōu)選的實施方式，所述方法還包括以下步驟在加熱氧化石墨之前，從石墨烯夾層中去除酸和鹽；以及在加熱氧化石墨之前，千燥氧化石墨以去除過量的水和溶劑，而剩下用于剝離的插層物質(zhì)、足夠的水和溶劑。被去除的鹽是涉及初始氧化和插層的離子型物質(zhì)。它們包括H+、K+、氯離子、硝酸根離子、硫酸根離子、以及由石墨結(jié)構(gòu)的分解所產(chǎn)生的有機酸。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語足夠的水被定義為如下。在加熱以生產(chǎn)剝離型TEGO的過程中，必須將在氧化的GO薄片表面上的表面水去除。這可以在"預(yù)干燥，，步驟中完成，以降低水含量到500wt。/。0.5wt。/。之間(水的重量比干GO的重量)。用于涉及加熱GO顆粒狀粉末的方法的優(yōu)選水含量在75%~2%之間，最優(yōu)選的范圍是20%~5%。隨后將這些粉末在加熱爐、火焰、流化床或微波加熱設(shè)備中加熱以引起剝離。加熱還可以在較大的管中或者通過能夠在GO的含水漿料中噴霧的火焰法進行。在火焰法中，使過量(表面)的水蒸發(fā)而不引起剝離。在蒸發(fā)表面水的過程中，蒸發(fā)使溫度保持在溶劑的沸點(即，約IO(TC)附近。一旦將表面水蒸發(fā)之后，則使部分干燥的GO經(jīng)歷非常高的溫度，并且進行剝離。水溶液中的漿料注射到加熱設(shè)備中?；跐{料的總重量，這些漿料含有185wt%GO的GO濃度。GO的量包括其間的所有數(shù)值和次值，尤其是包括5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75和80wt.%?？梢灾苯訉{料注射到加熱爐中，所述加熱爐可以是管式加熱爐、流化床加熱器、具有還原區(qū)的火焰燃燒器或者微波腔室。最開始將表面水或溶劑蒸發(fā)，然后使具有插層的含水溶劑的GO過熱，將GO剝離。根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的TEGO優(yōu)選地具有約300m2/g~2600m2/g的表面積，優(yōu)選300m2/g~2400m2/g,更優(yōu)選300~1100m2/g;堆密度為約40kg/m3~0.1kg/m3;以及在高溫膨脹之后，C/O氧比在約60/40-95/5的范圍內(nèi)，特別優(yōu)選在約65/35~85/15的范圍內(nèi)?；趩蝹€石墨薄片的表面積，最大的計算表面積是2600m々g。表面積包括其間的所有數(shù)值和次值，尤其是包括400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、簡、2000、2100、2200、2300、2400和2500m2/g。堆密度包括其間的所有數(shù)值和次值，尤其是包括0.5、1、5、10、15、20、25、30、35kg/m3。C/O氧比包括其間的所有數(shù)值和次值，尤其是包括65/35、70/30、75/25、80/20、85/15和90/10。高溫膨脹發(fā)生在250。C或更高的溫度范圍內(nèi)，優(yōu)選在250~3000。C的當通過XRD測定時，本發(fā)明的TEGO顯示出基本上沒有原始石墨和/或氧化石墨的信號，并且通過以下方法來制備，該方法包括使用選自例如硫酸、硝酸、過氧化氫、高氯酸鹽或氫氯酸的材料作為氧化劑，氧化層狀石墨以生產(chǎn)氧化石墨。氧化劑沒有特別地限制。優(yōu)選的氧化劑包括KC104、HN03+KC103、KMN04+NaN03、K2S208+P205+KMN04、KMN04+HN03、HN03。另一優(yōu)選的方法是通過電化學(xué)氧化在石墨電極上進行極化。可以使用這些氧化劑的混合物或組合物。所得到的熱剝離型氧化石墨用作納米填料。當通過XRD測定時，TEGO材料顯示出基本上沒有原始GO堆積的信號。當對于絕對散射強度校準X-射線測量時，20=10-15°的X-射線峰的高度小于原始GO材料在29=22-30°的峰的高度的20%。為了提高高分子復(fù)合材料的機械性能、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，納米填料的長寬比應(yīng)該大于100,填料應(yīng)該是這樣的大小，使得其較小的尺寸與聚合物鏈的尺寸相當，并且填料可以被均勻地分散在聚合物網(wǎng)絡(luò)中。本發(fā)明的熱剝離型氧化石墨(TEGO)在XRD和SAED圖形中都顯示出沒有表征石墨材料的002峰的可見信號(在0.34nm或者0.71nm的面間隔距離)。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，在TEGO的制備中包括幾個步驟首先是完全插層和氧化石墨。為了允許斷裂倫敦-范德華力并且允許將水或其他揮發(fā)性溶劑分子引入到堆積結(jié)構(gòu)中，這是必需的。然后將酸和鹽從石墨烯夾層中去除。然后適當?shù)馗稍颎O以去除過量的水或溶劑，而剩下足夠的溶劑和插層劑來完成剝離。干燥方法并沒有特別限制。干燥可以在室溫下、在從室溫到100°C的溫度下或者在真空烘箱中進行。將GO干燥直到水或其他溶劑含量基于GO的總重量在1~500重量°/。之間，優(yōu)選1~300重量％，最優(yōu)選1~20重量％。水或其他溶劑的量包括其間的所有數(shù)值和次值，尤其是包括l、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、30、40、50、60、70、80、90、100、150、200、250、300、350、400和450重量％。最后，將GO快速加熱，以使插層的水過熱以及使插層劑分解。這使得插層的水和插層劑蒸發(fā)，或者使得它們比其可以擴散出夾層空間的速度更快的速度分解，產(chǎn)生使氧化石墨層分離的大的局部壓力。其結(jié)果是具有作為納米填料的獨特性質(zhì)的高度膨脹的TEGO結(jié)構(gòu)。可以對TEGO表面的極性進行修飾，以調(diào)節(jié)TEGO在液態(tài)或聚合物基質(zhì)中的分散?？梢栽诩庸み^程中通過控制剝離器件的還原程度來完成這種修飾。這可以通過控制樣品的時間和溫度歷史來完成。在初始剝離之后，將樣品保持在高溫下將導(dǎo)致更少的極性官能團。在具有有助于還原的氣體組合物的氣氛中進行剝離將提高還原性(例如CO或CH4)，具有更高氧化能力的氣體組合物將增加極性官能團(例如混合的惰性氣體和氧氣)?？梢栽谏a(chǎn)之后通過TEGO表面上的OH、環(huán)氧基和羧基的化學(xué)反應(yīng)來改變TEGO表面的極性。盡管關(guān)于石墨插層和膨脹的廣泛研究有近150年，但是還沒有實現(xiàn)將石墨完全剝離成為單個石墨烯薄片。迄今為止，熱或者化學(xué)膨脹和剝離石墨僅僅生產(chǎn)出表面積<600m2/g的材料，遠遠低于為完全分層的石墨烯薄片所預(yù)測的理論值~2,600m2/g。對于被用作聚合物基質(zhì)的納米級增強劑的非常薄的納米片來說，本發(fā)明的快速熱膨脹GO提供了獨特的機會。由于在本發(fā)明稱作為TEGO的材料的表面上存在極性氧官能團.，與相同處理的含有單壁碳納米管(SWCNTs)和傳統(tǒng)EG的復(fù)合材料相比，用TEGO增強的具有極性或者反應(yīng)能力的側(cè)基的聚合物具有更為優(yōu)異的性能。TEGO可以用于高分子復(fù)合材料，尤其是用于導(dǎo)電性高分子復(fù)合材料，作為彈性體材料的添加劑，用于彈性體擴散阻擋層，作為儲氫介質(zhì)，作為用于超電容器的材料，用于柔性電極，作為吸附劑材料，作為分散劑，作為潤滑劑，用于涂料，尤其是用于要求UV穩(wěn)定性的涂料。此外，TEGO可以被用于玻璃或陶瓷復(fù)合材料，用于熱電復(fù)合材料，作為油墨中的顏料，或者作為復(fù)合材料中的防UV填料。TEGO還可以被用于電磁屏蔽和溢油修復(fù)。可以將TEGO納米填料加入到聚合物基質(zhì)中，以制備聚合物復(fù)合材料。納米薄片的大的長寬比以及與聚合物基質(zhì)之間的非常大的表面積界面將生產(chǎn)出具有提高的機械性能的復(fù)合材料。模擬實驗(Gusev等，Macromolecules34(2001)3081)顯示出長寬比大于100的填料在低達3%的填充量水平下會增加拉伸模量。關(guān)于表面修飾的粘土納米片的研究已經(jīng)顯示出機械性能的提高。但是，有機碳基質(zhì)和粘土薄片之間的電介質(zhì)失配產(chǎn)生了粘土在復(fù)合材料中的分散的問題。此外，石墨烯薄片與粘土的彈性模量提供了附加的優(yōu)點將復(fù)合材料的彈性性調(diào)制到更高的剛度值。TEGO的有機組合物及其表面官能團允許將其引入到復(fù)合材料中而沒有廣泛的表面功能化，并且容易分散。能夠與TEGO納米填料復(fù)合的聚合物包括但不限于聚乙烯、聚丙烯及其共聚物、聚酯、尼龍、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚己酸內(nèi)酯、聚己酸內(nèi)酰胺、氟化乙烯、聚醋酸乙烯酯和它的共聚物、聚氯乙烯、聚曱基丙烯酸曱酯和丙烯酸酯共聚物、耐沖擊性聚苯乙烯、苯乙烯片狀模塑料、聚己酸內(nèi)酯、聚己酸內(nèi)酰胺、氟化乙烯、苯乙烯丙烯腈、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂和聚氨酯。能夠與TEGO復(fù)合的合成橡膠包括但不限于聚[4,4'_亞曱基雙(異氰酸苯酯)]-交替-1,4-丁二醇/聚己二酸丁二醇酯、聚[4，4'-亞曱基雙(異氰酸苯酯)]-交替-l,4-丁二醇/聚己二酸丁二醇酯、聚[4，4'-亞曱基雙(異氰酸苯酯)]-交替-1,4-丁二醇/聚己二酸丁二醇酯、聚[4，4'-亞甲基雙(異氰酸苯酯)]-交替-l,4-丁二醇/二(丙二醇)/聚己內(nèi)酯、聚[4，4'-亞曱基雙(異氰酸苯酯)]-交替-l,4-丁二醇/聚四氫呋喃、端氨基聚丁二烯例如HYCARATB2000X173、端羧基聚丁二烯例如HYCARCTB2000X162、聚丁二烯、二羧基封端的丁基橡膠、苯乙烯/丁二烯共聚物、聚異戊二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚二曱基硅氧烷和天然膠乳。TEGO-聚合物復(fù)合材料可以用作建筑材料增強劑、漆包線漆膜、汽車元件(包括車身)等。由低填充量水平的導(dǎo)電TEGO填料賦予的導(dǎo)電性使導(dǎo)電復(fù)合材料的制備成為可能。以低填充量的導(dǎo)電性的優(yōu)點在于，沒有損害復(fù)合材料的機械性能，尤其是斷裂性能。聚合物復(fù)合材料中TEGO的量基于復(fù)合材料的總重量為0.1~90重量％，優(yōu)選1~80重量％，更優(yōu)選地5~50重量％。另一優(yōu)選的范圍基于復(fù)合材料的總重量為0.1~5重量％,優(yōu)選0,5~2重量％。導(dǎo)電性聚合物復(fù)合材料在靜電噴漆聚合物零部件的領(lǐng)域找到極大的應(yīng)用。由TEGO賦予的低水平導(dǎo)電性允許來自帶電氣溶膠液滴的電荷被驅(qū)散。靜電噴涂消除了"過噴"(即錯過目標的噴涂)，并且使與氣溶膠噴霧劑和溶劑相關(guān)的環(huán)境危害降到最低。TEGO的導(dǎo)電性還使電屏蔽應(yīng)用成為可能，例如用于計算機外殼。它可以用于制備過熱保護設(shè)備，其中，當TEGO薄片不再滲透時，通過導(dǎo)電復(fù)合材料的熱或過大的電流引起基質(zhì)的膨脹和傳導(dǎo)性降低?？梢栽O(shè)計導(dǎo)電水平以及在加熱時導(dǎo)電性的降低，來制備限流裝置或熱控開關(guān)。導(dǎo)電性非常高的TEGO-聚合物復(fù)合材料可以用作導(dǎo)電油墨，并且用于制備導(dǎo)電電路。通過涂覆聚合物-TEGO-溶劑流體且隨后干燥，可以制成襯套或?qū)щ姴考膱D案。能夠被用來生產(chǎn)導(dǎo)電復(fù)合材料的聚合物包括但不限于聚乙烯、聚丙烯及其共聚物、聚酯、尼龍、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚己酸內(nèi)酯、聚己酸內(nèi)酰胺、氟化乙烯、聚醋酸乙烯酯和它的共聚物、聚氯乙烯、聚曱基丙烯酸曱酯和丙烯酸酯共聚物、耐沖擊性聚苯乙烯、苯乙烯片狀模塑料、聚己酸內(nèi)酯、聚己酸內(nèi)酰胺、氟化乙烯、苯乙烯丙烯腈、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂和聚氨酯。能夠與TEGO復(fù)合的合成橡膠包括但不限于聚[4，4'-亞曱基雙(異氰酸苯酯)]-交替-l，4-丁二醇/聚己二酸丁二醇酯、聚[4,4'-亞曱基雙(異氰酸苯酯)]-交替-l，4-丁二醇/聚己二酸丁二醇酯、聚[4，4'-亞甲基雙(異氰酸苯酯)]-交替-1,4-丁二醇/聚己二酸丁二醇酯、聚[4,4'-亞曱基雙(異氰酸苯酯)]-交替-l，4-丁二醇/二(丙二醇)/聚己內(nèi)酯、聚[4，4'-亞曱基雙(異氰酸苯酯)]-交替-l,4-丁二醇/聚四氫呋喃、端氨基聚丁二烯例如HYCARATB2000X173、端羧基聚丁二烯例如HYCARCTB2000X162、聚丁二烯、丁基橡膠、二羧基封端的苯乙烯/丁二烯共聚物、聚異戊二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚二曱基硅氧烷和天然膠乳。目前，將炭黑加入到合成橡膠中以賦予所需要的機械性能。最重要的是，炭黑產(chǎn)生了隨應(yīng)變增加的模量。在大的變形過程中，這種非線性防止橡膠受損傷。TEGO填料可以為合成橡膠提供相似的提高的非線性應(yīng)變硬化性質(zhì)。TEGO納米薄片的界面與炭黑的界面相似，但是它的柔性使其能夠在低應(yīng)變下發(fā)生形變，在較高形變下發(fā)生硬化?；谝韵聝蓚€原因，TEGO優(yōu)于已經(jīng)被用于這些應(yīng)用的其他粘土納米片(1)與無機粘土薄片相比，TEGO的碳結(jié)構(gòu)具有與合成橡膠基質(zhì)更好的界面相容性；和(2)與粘土相比TEGO的更大的柔性降低了界面疲勞和脫粘。能夠被復(fù)合以生產(chǎn)具有提高的模量和韌性的合成橡膠的聚合物包括但不限于聚[4，4'-亞曱基雙(異氰酸苯酯)]-交替-l,4-丁二醇/聚己二酸丁二醇酯、聚[4,4'-亞曱基雙(異氰酸苯酯)]-交替-l，4-丁二醇/聚己二酸丁二醇酯、聚[4,4'-亞曱基雙(異氰酸苯酯)]-交替-l,4-丁二醇/聚己二酸丁二醇酯、聚[4，4'-亞曱基雙(異氰酸苯酯)]-交替-1，4-丁二醇/二(丙二醇)/聚己內(nèi)酯、聚[4，4'-亞曱基雙(異氰酸苯酯)]-交替-l，4-丁二醇/聚四氫呋喃、端氨基聚丁二烯例如HYCARATB2000X173、端羧基聚丁二烯例如HYCARCTB2000X162、丁基橡膠、聚丁二烯、二羧基封端的苯乙烯/丁二烯共聚物、聚異戊二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚二甲基硅氧烷和天然膠乳。丁基橡膠具有優(yōu)良的氣體擴散阻擋性能，因此被用作無內(nèi)胎輪胎的襯里和用作內(nèi)胎。然而，丁基橡膠比其他合成橡膠要昂貴很多。如果沒有丁基橡膠內(nèi)襯層，用于輪胎應(yīng)用的橡膠和合成橡膠沒有足夠的氣體擴散阻擋性能以用于輪胎應(yīng)用中。當被加入到常規(guī)的橡膠和合成橡膠中，并且沿著垂直于氣體擴散的方向取向時，長寬比為1000~10,000的TEGO納米小片能夠提供優(yōu)良的阻擋性能。比未填充的橡膠高最高1000倍的阻擋性能是可能的。能夠被復(fù)合以生產(chǎn)具有提高的阻擋性能的材料的合成橡膠包括但不限于聚[4,4'-亞曱基雙(異氰酸苯酯)]-交替-l，4-丁二醇/聚己二酸丁二醇酯、聚[4，4'-亞曱基雙(異氰酸苯酯)]-交替-l，4-丁二醇/聚己二酸丁二醇酯、聚[4，4'-亞曱基雙(異氰酸苯酯)]-交替-1，4-丁二醇/聚己二酸丁二醇酯、聚[4,4'-亞曱基雙(異氰酸苯酯)]-交替-l,4-丁二醇/二(丙二醇)/聚己內(nèi)酯、聚[4,4'-亞甲基雙(異氰酸苯酯)]-交替-l,4-丁二醇/聚四氫呋喃、端氨基聚丁二烯例如HYCARATB2000X173、端羧基聚丁二烯例如HYCARCTB2000X162、丁基橡膠、聚丁二烯、二羧基封端的苯乙烯/丁二烯共聚物、聚異戊二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚二曱基硅氧烷和天然膠乳。將TEGO加入到聚合物薄膜、包裝材料、用于醫(yī)療器械的軟管、用于化學(xué)和生物戰(zhàn)爭的服裝、用于化學(xué)防護和其他需要提高的阻擋性能的手套也是可行的。另外，用作玻璃中的氣體擴散阻擋層的金屬內(nèi)襯或者包裹高壓儲氣罐的碳纖維增加了額外的重量和減小了儲氣罐的循環(huán)壽命。TEGO填充的氣體擴散阻擋復(fù)合材料能夠用于代替金屬內(nèi)襯，以改善高壓儲氣罐的性能。用于儲氫的材料具有相當大的重要性。TEGO具有三個獨特的性質(zhì)，使其作為儲氫介質(zhì)具有吸引力，它在比常規(guī)材料或碳納米管更溫和的壓力和溫度下操作。(1)使用二價鏈共價"縫合(stitch)"TEGO或氧化石墨層的能力允許制備夾層間距近似為l-1.4nm的TEGO或氧化石墨薄片。這是使石墨薄片之間的儲氫最大化的預(yù)測間距?？梢岳缬猛榛放cTEGO表面上的表面環(huán)氧化物進行反應(yīng)來完成縫合。夾層間距由烷基鏈的長度決定。(2)相對于與純石墨薄片的結(jié)合，通過氧化引入到石墨烯薄片的斯通-維爾斯缺陷(Stone-Walesdefect)提供了提高的氫結(jié)合力。(3)TEGO上的極性官能團能夠用于將金屬簇固定在表面上，該金屬簇起到將雙原子氫離解為分子氫，以及增加飽和和排空TEGO納米薄片的速率的作用。這種現(xiàn)象在儲氫文獻中被稱為"溢流(spillover)"。只有TEGO和氧化石墨具有使它們成為有效的儲氫材料的所述多重性質(zhì)。超電容在混合能源方面正在起著非常重要的作用。所有商用超電容的可選的材料是高表面積碳，例如碳氣溶膠或膨脹石墨。由于其更高的表面積和平的結(jié)構(gòu)，TEGO提供了超越這兩種材料的優(yōu)點。制備導(dǎo)電TEGO分散劑和漿料，以及制備導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料的能力打開了作為電池、傳感器和電子設(shè)備的電極的應(yīng)用的大門。TEGO石墨薄片的相TEGO高的表面積以及能夠獲得的層狀結(jié)構(gòu)使其成為可以與活性碳相竟爭的具有吸引力的吸附劑材料?？梢酝ㄟ^"縫合，，(如上所述)來設(shè)計層之間的通道大小，以生產(chǎn)夾層間距為7.1nm~15nm的樣品。因此，可以設(shè)計吸附性以使具有特定大小的物質(zhì)的結(jié)合最優(yōu)化。這種尺寸選擇性、TEGO表面上的極性位點以及使TEGO表面功能化的能力能夠使生產(chǎn)具有獨特的尺寸選擇性和化學(xué)特異性的吸附劑成為可能。尺寸特異性顯示為在1~50nm范圍內(nèi)的分子，優(yōu)選在120nm范圍內(nèi)。該尺寸包括其間的所有數(shù)值和次值，尤其是包括5、10、15、20、25、30、35、40和45nm。它在分離蛋白質(zhì)上尤其有用。目前，用于蛋白質(zhì)和DNA片段分離的吸附劑和吸收介質(zhì)常?；诔叽绱笮≡?0~1000微米范圍內(nèi)的二氧化硅或纖維素顆粒?；滋峁┝藱C械支持和能夠被用于將配基和官能團偶聯(lián)到顆粒表面的反應(yīng)基團。二氧化硅基介質(zhì)的缺點是在pH高于8時顆粒以及表面鍵連是相對不穩(wěn)定的。纖維素基支持物的缺點是相對難于將配基和官能團連接到纖維素表面上的羥基上。TEGO材料兼?zhèn)淞烁弑砻娣e以及在TEGO表面上的易于功能化的環(huán)氧基和羧基的優(yōu)點。在本發(fā)明中，通過含有羧酸和/或磺酸的反應(yīng)物與胺官能團進行反應(yīng)，將TEGO的表面制備為陰離子型。在于乙醇中的溫和回流條件下易于與TEGO環(huán)氧基進行反應(yīng)使修飾表面成為可能。為了提供陰離子型表面。與二胺的反應(yīng)提供表面胺官能團，該表面胺官能團能夠被進一步季胺化以產(chǎn)生穩(wěn)定的陽離子電荷。使用經(jīng)常被應(yīng)用于官能化纖維素介質(zhì)的官能化作用可以用于通過TEGO的表面氫氧化物進行的官能化。一旦用離子交換成分或者親和標記配基將表面官能化，可以用PEG或葡聚糖功能試劑進一步地將表面功能化，從而使表面鈍化，以使其不吸收蛋白質(zhì)或者使蛋白質(zhì)變性。如此被功能化的TEGO可以用作色譜柱的整體填料，或者將其壓縮或聚集來制備能夠用作色譜填料的、尺寸在10~5000微米范圍內(nèi)的大顆粒介質(zhì)。未被功能化的以及被功能化的TEGO都可以用作氣相分離的吸收介質(zhì)。以上所描述的被功能化的TEGO可以直接用作氣相色譜應(yīng)用的填料。由TEGO表面上的極性和非極性基團所產(chǎn)生的親水性與疏水性的獨特組合，以及其大的小片尺寸使其成為用于水包油型和油包水型乳液的高效分散劑。油包括烷烴，芳香烴，氯代烴，雜環(huán)化合物，從輕烴(C4-C8)到重質(zhì)減壓渣油(C18-C40+)的石油餾分，天然油例如玉米油、紅花油、亞麻籽油、橄欖油、葡萄籽油、硅酮油和油脂，脂肪酸和脂肪酸酯。TEGO的極性可以通過剝離條件來調(diào)節(jié)。高溫處理過程中的還原程度決定了被氧化的表面基團(極性)與被還原的石墨位點(非極性)的平衡。此外，通過表面環(huán)氧基、胺基和羥基的后反應(yīng)可以被用來進一步調(diào)節(jié)或修飾極性。該材料在分散水包原油型乳液方面是尤其高效的，可以用作石油和天然氣操作的鉆井液，用作從瀝青砂中回收石油的遷移率控制劑(參見授予埃克森化學(xué)公司的加拿大專利2067177)。它們尤其優(yōu)選在例如鋪路復(fù)合物和密封復(fù)合物的應(yīng)用中用于乳化焦油和瀝青。由于石墨烯薄片易于彼此相互滑動，因此石墨是一種優(yōu)良的潤滑劑，尤其是在高溫應(yīng)用中。我們預(yù)計TEGO表現(xiàn)出優(yōu)異的潤滑性能，因為與石墨相比，石墨烯薄片之間的相互作用被極大地削弱。TEGO的UV線吸收能力使其對于當暴露于太陽光時必須保持穩(wěn)定性的涂料來說，成為具有吸引力的添加劑。涂料優(yōu)選包括黑色涂料。TEGO能夠被用作用于屋頂密封膠、防漏劑(caulk)、彈性屋頂薄膜以及粘合劑的添加劑。TEGO吸收UV輻射，因此可以被用于提供UV防護和提高室外使用的塑料制品例如軟管、漆包線涂膜、塑料管和管道等的壽命?？梢詫EGO加入到陶瓷基質(zhì)中以提高材料的導(dǎo)電性和斷裂韌性。TEGO的部分氧化的表面賦予與陶瓷基質(zhì)，尤其是與金屬氧化物，特別是與氧化硅更強的相互作用。例如，可以將TEGO與硅氧烷材^H昆合，然后佳:硅氧烷發(fā)生縮合反應(yīng)以形成無定形的材料，即含有分散良好的TEGO納米薄片的二氧化硅材料。TEGO表面上的羥基和環(huán)氧基能夠與硅氧烷縮合，在基質(zhì)和TEGO填料之間形成強的共價鍵。在這些材料中低填充量的TEGO賦予提高的斷裂強度和導(dǎo)電性。TEGO-玻璃和TEGO-陶瓷復(fù)合材料還可以用作熱電材料?？梢允褂妙愃频募夹g(shù)生產(chǎn)彩色玻璃和抗UV級的玻璃。TEGO還可以用來增強水泥和用于其他建筑材料用途。由于賦予非導(dǎo)電基質(zhì)以導(dǎo)電性所需要的TEGO填充量很低，TEGO能夠形成導(dǎo)電性極大提高而導(dǎo)熱性大約等同于基質(zhì)材料的復(fù)合材料。這種組合導(dǎo)致TEGO具有提高的熱電靈敏值。用于這種應(yīng)用的基質(zhì)材料可以是有機的或無機的，如上所述，具有由TEGO-二氧化硅復(fù)合材料所預(yù)計的優(yōu)異熱電性能。通過改變TEGO填料的表面化學(xué)性質(zhì)或者通過對基質(zhì)材料修飾，可以設(shè)計材料中的載體(即電子與空穴)的導(dǎo)電性和性質(zhì)。炭黑與其他含碳材料常常被用作油墨的顏料。尺寸非常小的TEGO納米小片可以生產(chǎn)出異常高光澤度(即，干燥油墨的表面粗糙度低)的油墨。還可以很容易地改變TEGO的表面化學(xué)性質(zhì)以生產(chǎn)不同的顏料、色調(diào)和色彩。TEGO的導(dǎo)電性能使其能夠用于電磁屏蔽。例如用于計算機機箱、計算機屏幕、電子設(shè)備如醫(yī)用診斷設(shè)備和消費電子產(chǎn)品的外殼的應(yīng)用常常要求屏蔽，外部電磁場干擾外殼內(nèi)部的電子元件。目前，在這些應(yīng)用中經(jīng)常使用導(dǎo)電的炭黑填料或者導(dǎo)電的膨脹石墨填料。TEGO導(dǎo)電填料能夠以低的填充量水平用于這些應(yīng)用，并且對聚合物基質(zhì)的機械性能損害很小。除了將TEGO加入到用于這些應(yīng)用的結(jié)構(gòu)聚合物外，可以將TEGO與粘合劑加入到溶劑相體系中，以制備能夠涂覆于外殼的內(nèi)部以提供電磁屏蔽的導(dǎo)電涂料。目前，使用膨脹石墨作為用于石油溢出修復(fù)和用于清除其他危險的有機流體溢出的吸附劑。疏水表面被油浸潤，因此結(jié)合和固定油。其他的用于溢出修復(fù)的復(fù)合物是粘土，但是必須將粘土進行表面處理以使它們足夠疏水以結(jié)合有機流體。TEGO高的表面積和它的烴表面使其成為一種優(yōu)良的用于油和有機流體的吸附劑材料?？梢詫EGO包裝在由聚丙烯或聚乙烯織物或多孔膜制備的多孔質(zhì)大包裝袋中。TEGO的低堆密度使其具有吸引力，因為能夠被吸收的流體的重量可以很高?？梢垣@得油比TEGO(重量)為100~10,000的流體負載量。在另一實施方式中，將TEGO與泡沫薄片形式的聚合物粘合劑進行共處理。這些泡沫的開孔結(jié)構(gòu)允許油和TEGO表面之間的接觸。這個體系的優(yōu)點是該吸附劑體系能夠巻起用于儲存。盡管本發(fā)明通過N2吸附法顯示剝離型石墨烯具有高的表面積值，但是這并不是在例如聚合物基質(zhì)中分散石墨烯薄片的能力的最相關(guān)的測定方法。盡管吸附測定法反映了三維結(jié)構(gòu)體和粉末的孔隙率和表面積，但是石墨烯包括二維的、柔軟的薄片。在干燥的固體狀態(tài)下，石墨烯薄片必定處于接觸的狀態(tài)，接觸面積在吸附測定過程中將阻塞氮氣進入。對于石墨烯來說，更合適的模擬法可以將其看作二維聚合物。對于涉及聚合物基質(zhì)中的石墨烯的應(yīng)用來說，重要的問題是在分散狀態(tài)下的分散程度、或者有效的表面積。本發(fā)明的TEGO材料易于分散于極性有機溶劑例如THF中以形成均勻的分散體系。發(fā)明人已經(jīng)概括性地描述了本發(fā)明，參考一些具體的實施例可以獲得進一步的理解，本文提供的具體實施例<義<義是為了說明的目的，并且這些實施例并不用來起限制作用，除非另有說明。實施例才才術(shù)牛矛口方法SWCNT(BuckyPearls,批號CTU3-2005B-2)來自碳納米技術(shù)有限公司(CarbonNanotechnologies,Inc.，得克薩斯州，美國)；PMMA(Mw=350000,PDI=2.7)來自聚合物科學(xué)(Polysciences,沃靈頓，賓夕法尼亞州，美國)；有機溶劑，均為HPLC級，來自飛世爾科技(FisherScientifics，漢諾威帕克，伊利諾斯州，美國)。1級石墨片(Flake1Graphite)來自阿斯伯里碳公司(CarbonCo.,阿斯伯里，新澤西州，美國)。制備氧化石墨(GO):才艮才居Staudenmaier的方法(L.Staudenmaier,5aC7ze肌Ges，31,1481，(1898))由1級石墨片制備氧化石墨。將石墨(lg)加入到500mL的圓底燒瓶中，該圓底燒瓶含有濃石危酸和硝酸(2:1v/v,27mL)的攪拌的和冷卻(0°C)的混合物。然后少部分且逐步地加入氯酸鉀(11g)，以確保反應(yīng)混合物的溫度不超過30。C。在加入完氯酸鉀之后，允許該混合物達到室溫，繼續(xù)攪拌96h。接著，將混合物倒入去離子水(1L)中，用60mL玻璃漏斗過濾(粗濾)。在漏斗中用5%HC1水溶液洗滌產(chǎn)物直到不再^r測到碌u酸才艮(當加入1滴飽和BaCl2水溶液，5mL濾液不變混濁時)，然后用去離子水(2x50mL)洗滌。在烘箱中于100。C下將所得氧化石墨干燥24h。元素分析(AtlanticMicrolab，Norcross,佐治亞州)C為53.37%，O為39.45%，H為1.620/。，N為0.140/0。制備膨脹石墨(EG):在室溫下將1級石墨片(1g)用濃石克酸和硝酸的混合物(4:1v/v,50mL)處理24h。處理完成之后，用水(150mL)稀釋懸浮液，并且過濾。用大量水洗滌固體殘留物直到濾液不再呈酸性。在烘箱中于IO(TC下將所得材料干燥過夜。接著，將干燥的材料放入石英管中，用設(shè)置為中等強度的丙烷噴燈(TX9型，BernzOmatic,Medina,紐約州)將該石英管快速加熱，同時在動態(tài)真空下生產(chǎn)膨脹石墨(圖7)。通過方法A制備TEGO:將氧化石墨(0.2g)放入氧化鋁燒舟中，然后送入一端密封的、內(nèi)徑為25mm且長為1.3m的石英管中。石英管的另一端用橡膠塞密閉。然后將氬氣(Ar)進氣管和熱電偶插入橡膠塞。用Ar沖洗樣品10min,然后將該石英管快速送入到預(yù)熱至1050。C的林德堡管式加熱爐(Lindbergtubefimiace)中，并且在該加熱爐中保溫30秒。被氧化96h的樣品的元素分析顯示出C/H/O比例為54/25/21(摩爾比)，而TEGO的元素分析顯示C/0比例從GO的6/4提高到8/2。通過方法B制備TEGO:將氧化石墨(0.2g)放入到裝配有14/20磨口玻璃接頭的75mL石英管中。將該石英管抽空，并且用氮氣回填三次，然后與氮氣鼓泡器連接。接著，用設(shè)置為中等強度的丙烷噴燈(TX9型，BemzOmatic，Medina,紐約州)快速加熱該GO，直到?jīng)]有觀察到氧化石墨的進一步膨脹。元素分析為C80.10%,O13.86%,H0.45%,N0%。在有機溶劑中分散TEGO:通過在飛世爾科4支(FisherScientific)FS6超聲浴清洗器(功率為40瓦)中在特定的溶劑(20mL)中超聲TEGO(由方法B制備，5mg)5h,制備濃度為0.25mg/mL的TEGO分散液。然后在環(huán)境條件下靜置該分散液。可以觀察到如下現(xiàn)象在二氯甲烷、二氧雜環(huán)乙烷、DMSO和丙烯^友酸酯中的TEGO分散液在超聲之后的8小時內(nèi)沉淀。在硝基苯中的分散液更穩(wěn)定，但是24h之后，TEGO完全沉淀。在THF中，可以觀察到適度穩(wěn)定的分散液，24h之后伴隨有清楚可見的沉淀。不過，1周后THF分散液還保持為黑色。在DMF、NMP、1，2-二氯苯和硝基甲烷中可以獲得更穩(wěn)定的分散液l周后它們還完全是黑色的，雖然有少量的沉淀物。AFM成像的實驗過程在原子力顯微鏡(AutoProbeCP/MT掃描探針顯微鏡，MultiTask,威科儀器)上進行AFM成像。通過超聲(同上)將TEGO分散在1，2-二氯苯中，將分散液滴在新劈開的云母表面上。在非接觸的模式下，使用V-形"超懸臂(Ultralever)，，才果針B(ParkScientificInstruments,頻率fc=78.6kHz的B摻雜Si，彈簧系數(shù)k=2.0隱3.8N/m,額定尖端半徑r=10nm)進行成像。在50%相對濕度和23。C的環(huán)境條件下，在掃描光柵速率為lHz的條件下收集所有的圖像。圖8中的AFM圖像顯示出厚度為~2nm的TEGO納米堆的堆積。X-射線光電子能譜(XPS):使用位于西北大學(xué)的科克多學(xué)科表面科學(xué)中心(KeckInterdisciplinarySurfaceScienceCenter)的奧米龍ESCA探針(OmicronNanotechnology，Taunusstein,德國)用單色AlKa射線(/zv=1486.6ev)進行XPS測定。從樣品表面到半球形分析器，使樣品定向為具有45。的光電子發(fā)射角。在20mA電流和10力毫巴真空度下使用15kV加速電壓采集數(shù)據(jù)。使用步長為500meV、能寬為50eV的分析器進行單相全能譜掃描。對使用步長為20meV、能寬為22eV的分析器的三次掃描取平均值得到高分辨能譜。在分析前使TEGO樣品在XPS腔內(nèi)(l(T3毫巴)脫氣過夜。使用多峰和XPS峰41擬合軟件分析原始Ck的XPS數(shù)據(jù)，與已知的碳官能團的標準結(jié)合能相比，來確定相對峰位置和面積(Z/朋必ooA:o/X-rayp/20toe/e"raw，"msco/乂J.Chestain，R.C.KingJr.編輯，PhysicalElectronic,Inc.,EdenPrairie,美國(1992))。在284.6eV的主成分歸因于C-C鍵中的C。在286.1eV的附加成分歸因于-C-O-或C-O-C部分中的C。原子濃度可以通過如下關(guān)系式(Swr/aceD.J.O'Connor,B.A.Sexton,R.St.C.Smart編輯，Springer-Verlag,Heidelberg,(1992))來計算0(1/Si)/2:i(Ii/Si),其中I;是元素i的峰強度，Sj是峰i的敏感度因子(sensitivefactor)。ds的敏感度因子為l,0|5為2.85。根據(jù)峰強度積分法，氧濃度計算為8.4原子％。加工納米復(fù)合材料通過方法A和B制備用于納米復(fù)合材料的TEGO。不管采用何種TEGO制備方法，可以獲得一致的復(fù)合材料性能。根據(jù)復(fù)合材料的wt。/。含量，在室溫下通過水浴超聲(Branson3510,335W功率)將每種類型的納米填料初始分散在四氬呋喃(THF,10mL)中。然后將這些溶液與PMMA的THF(10~30mL)溶液混合。然后使用6000rpm的剪切混合器(Silverson，SilversonMachines,Inc.,MA.USA)在水浴條件下處理TEGO/PMMA和EG/PMMA體系60分鐘以降低聚合物中由剪切混合器產(chǎn)生的摩擦熱，同時再水浴超聲處理SWNT/PMMA體系60分鐘(對于SWNT/PMMA不使用剪切混合器)。然后用甲醇使復(fù)合材料溶液沉淀，-使用聚^i酸酯濾紙(Millipore,產(chǎn)品目錄號TCTP04700;lOjim孔徑)在真空條件下過濾，在8(TC干燥10h,得到片狀固體材料。在Tetrahedron(SanDiego，CA)液壓熱壓機中在210。C、2MPa下，在使用0.1mm厚的間隔物的不銹鋼板之間將用于力學(xué)性能實驗的納米填料/PMMA復(fù)合材料樣品壓成厚度約為0.12~0.15mm的薄膜。在相同的模式下制備純的PMMA對照樣口口o力學(xué)性能分析使用動態(tài)力學(xué)分析(DMA2980,TA儀器，特拉華州，美國)測定這些復(fù)合材料的粘彈響應(yīng)。使用刀片從薄膜上切下寬度(6mm)均勻的帶。使用薄膜張力夾將具有0.1N預(yù)載荷的張力施加到試-瞼樣品上，然后施加頻率為1Hz,振幅為0.02。/。應(yīng)變的動態(tài)振蕩載荷。在3。C/min的溫度掃描下獲得儲能模量(圖10)和tanS(圖13)曲線。根據(jù)ASTMD882使用Minimat(TAInstruments,DE,USA)獲得復(fù)合材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線和極限強度。熱性能測定在TA儀器公司SDT2960同步式DTA-TGA儀上通過熱重分析(TGA)檢測復(fù)合材料的熱降解性能。將復(fù)合材料片(-10mg)加載到TGA儀上，在氮氣氛中以每分鐘10。C的速率從40。C加熱到800°C。數(shù)據(jù)如圖11所示。掃描電子顯微鏡(SEM):使用LEO1525型掃描電鏡(LEOElectronMicroscopyInc,Oberkochen，Germany)獲得的SEM圖像(圖12)被用來檢測EG和TEGO的外部形態(tài)，以及納米復(fù)合材料的斷裂面。使用雙面導(dǎo)電碳帶將納米復(fù)合材料樣品固定在標準樣品夾上，使斷裂面朝電子束的方向。根據(jù)不同的成像目的和樣品性質(zhì)，使加速電壓在1kV~20kV變化。測定玻璃化轉(zhuǎn)變溫度根據(jù)來自記載于SI-5(圖13)的DMA實驗的tanS峰得到每個復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg。對于1wt。/。填充量的所有納米復(fù)合材料，以及對于在兩個更低的wt。/。填充量的TEGO/PMMA,顯示出了DMA結(jié)果(標準tanS峰)。結(jié)果顯示，對于SWNT/PMMA,峰變寬，而沒有Tg位移；對于EG/PMMA,有適度的Tg增力。。即使在所測定的最低wt。/。填充量(0.05%)下，TEGO/PMMA復(fù)合材料顯示出滲流流變性(rheologicalpercolation),對于所有測定的wt。/o具有近似為常量的Tg位移(35°C)。交流電導(dǎo)率測定在2托02和350W功率下將復(fù)合材料樣品微波等離子刻蝕(Plasma-Preen11-862，PlasmaticSystems,NJ)1分鐘。使用具有1296Solarton型電介質(zhì)界面的阻抗分析儀(1260Solartmn,漢普郡，英國)進行交流阻抗測定。將試樣夾在兩個銅電極之間，用兩個2mm厚的聚碳酸酯板將所述銅電極緊密固定在一起。在樣品和銅電極之間涂覆膠體導(dǎo)電石墨(產(chǎn)品號16053，TedPellaInc.,ReddingCA,USA),以避免通過納米復(fù)合材料的表面粗糙度引起的點接觸。對于納米復(fù)合材料在0.01l(^Hz之間測定阻抗值。在低的頻率(0.1Hz)下從平臺期開始測定聚合物納米復(fù)合材料的電導(dǎo)率。直流電導(dǎo)率測定將厚度為約0.1mm的熱壓復(fù)合材料樣品切成1~2mm寬和15~20mm長的條。在2托02和350W功率下將這些條微波等離子刻蝕(Plasma-Preen11-862，PlasmaticSystems,NJ)1分鐘。然后，在試樣表面熱沉積25nm厚的金薄膜在復(fù)合材料條的一個側(cè)面上設(shè)置4個焊盤(pad)用于縱向測定，在條的兩個相對側(cè)面上設(shè)置1個焊盤用于橫向測定。用于縱向測定的焊盤間距一直為0.16mm(沉積過程中由掩膜的幾何形狀決定)。用于橫向測定的焊盤間距由樣品厚度預(yù)先設(shè)置。使用填充了銀的環(huán)氧樹脂(H2OE,EPO-TEK,MA)將銅導(dǎo)線連接到這些鍍金焊盤上。使用HP萬用表(HP34401A)進行四點探針直流電阻測定。作為第一個近似，由已知的試樣幾何形狀計算復(fù)合材料的電阻率。在這些初始結(jié)果中，縱向和橫向電阻率相當離散，特別是對于EG填充的復(fù)合材料。橫向電阻率總是高于縱向電阻率。不過，考慮到電氣引腳形式，縱向測定包括了電流路徑的縱向成分/,和橫向成分/,(圖14)。為了區(qū)別這兩個成分，基于有限元方法(Femlab3.1,ComsolAB)模擬流過試樣的電流分布。對于每一個測試樣品，我們輸入實際的試樣和電焊盤的幾何形狀，橫向電阻率和縱向電阻來獲得本文所"^艮導(dǎo)的計算的縱向電阻率。X-射線衍射(XRD)測定用CuKa射線在RigakuMiniFlex型衍射儀中記錄石墨、GO和TEGO的XRD圖。初始角度、最終角度和步長角分別為5°、30°和0.02°。實施例1通過被稱為Staudenmaier法的氧化和插層法，由石墨制備氧化石墨。該方法在可控的溫度條件下使用氧化劑和插層劑的組合硫酸、硝酸和氯酸鉀。石墨與氯酸鉀的比例在1:81:20(wt/wt)的范圍是優(yōu)選的。硫酸與硝酸的比例為5:11:1是優(yōu)選的。Staudenmaier方法是優(yōu)選的氧化過程。在本實施例中，將平均薄片尺寸為40(Vm的5g石墨片(AsburyCarbon,Asbuiy,NJ)加入到含有85mL硫酸和45mL硝酸的水冷溶液中。接著在20分鐘內(nèi)加入55g氯酸鉀，使得溫度不超過20°C。在該氧化/插層過程進行了96h之后，將反應(yīng)混合物倒入7L去離子水中，然后使用抽濾裝置過濾。然后用5%HC1洗滌氧化石墨，直到使用氯化鋇檢驗法在濾液中檢測不到硫酸根離子。然后用去離子水洗滌氧化石墨直到濾液pH為5或更高。通過XRD檢測樣品，通過石墨的尖初始衍射峰的消失來證實完全被氧化。實施例2在制備熱剝離型氧化石墨(TEGO)過程中，將氧化石墨(0.2g)放置到陶瓷舟中，然后放入一端密封的內(nèi)徑為25mm,長為1.3m的石英管中。石英管的另一端用橡膠塞密閉。然后通過橡膠塞插入氬氣(Ar)進氣管和熱電偶。用Ar沖洗樣品10min,然后將該石英管快速送入到預(yù)熱的林德堡管式加熱爐中，并且加熱30秒鐘。實施例3用CuKa射線在RigakuMiniFlex衍射儀中記錄石墨、GO和TEGO的XRD圖形。初始角度、最終角度和步長角分別為5°、30°和0.02°。通過氮氣吸附法在77K下使用比表面分析儀器(MicromeriticsFlowSorb儀)用N2和He的混合物(體積比為30/70)作為載氣測定TEGO的表面積。使用奧米龍ESCA探針(OmicronESCAProbe，德國)獲得高分辨XPS能譜。在分析樣品之前將樣品在XPS腔(10-3毫巴)內(nèi)脫氣過夜。在10力毫巴真空度下使用15kV加速電壓和20mA電流采集數(shù)據(jù)。分析原始的XPS數(shù)據(jù)，與最符合實驗數(shù)據(jù)的具體的結(jié)合能相比，確定峰位置和面積。觀察到在284.6eV的主C-C峰(Cls)。出現(xiàn)在更高的結(jié)合能峰(286.1eV)的另外的光電子發(fā)射表示-C-O-或C-O-C鍵。實施例4使用碳頻率為50MHz、質(zhì)子頻率為200MHz和在4000Hz旋轉(zhuǎn)的直徑為7.5mm的氧化鋯轉(zhuǎn)子的化磁CMX-II200(ChemagneticsCMX-II200)型能譜儀得到氧化石墨的固態(tài)魔角自旋(MAS)13CNMR譜。為了能夠分離固體GO樣品的碳峰，使用了一種被稱為"塊脈沖序列"的方法。該方法應(yīng)用具有2.25ms的45。脈沖角、高能質(zhì)子解離(~50kHz)和20s脈沖延遲的衰減脈沖序列。使光譜在室溫下運行，用每個數(shù)據(jù)點為4K得到5120個掃描。由在17.4ppm的六曱基苯的甲基峰作為外部參考給出化學(xué)位移。實施例5圖l顯示了氧化48、96、120和240小時之后的石墨薄片的XRD衍射圖。我們注意到隨著氧化的進行，GO的新特征峰出現(xiàn)在d面間距為約0.7nm(20=12.2。)處，并且初始的石墨002峰(20=26.7。)的強度急劇下降。我們還注意到氧化96小時或更長時間之后，石墨002峰基本上消失。在這一點上，完成插層，因為石墨烯層不再是約0.34nm間距(如它們最初的那樣)，而是為約0.71nm間距。D面間距為約0.71nm的氧化石墨樣品對應(yīng)于約12%的吸收水。實施例6氧化的但不是被剝離的樣品的選區(qū)電子衍射(SAED)圖形如圖2所示。通過將電子束聚焦到選定的區(qū)域以獲得關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的衍射信息，觀察到SEAD圖形。在大的區(qū)域進行SEAD圖；因此，它包含有來自許多GO粒子的信息。獲得了一種典型的明顯的多晶書f射環(huán)圖形。第一環(huán)21來源于(1100)面，而第二環(huán)22來源于(1120)面。此外，在環(huán)上觀察到了強的衍射點。對應(yīng)于環(huán)內(nèi)部(1100)反射的亮點保持為六邊形對稱的衍射圖形。因此，人們可以假設(shè)GO薄片在熱處理之前不是彼此隨機定向的，而且層間相干性在這個階段沒有^皮破壞。實施例7還可以假設(shè)GO含有完全由sp2碳鍵構(gòu)成的芳香區(qū)和含有羥基、環(huán)氧基和羧基的脂肪sp3區(qū)。被氧化96小時的樣品的元素分析顯示，C/H/0比例為54/25/21(摩爾)。一皮氧化96小時的樣品的"C-NMR譜如圖3所示。該譜圖含有三個可以分辨的峰，化學(xué)位移(S)分別為約60-70、133和210-220ppm。估計在6(K70ppm之間的峰由可以歸因于鞋基和環(huán)氧基的兩個峰構(gòu)成。在133ppm的峰對應(yīng)于芳香碳原子，而在210-220ppm的第三個峰可以歸因于連接到羰基氧上的碳原子。實施例8在示例性實施方式中，為了形成TEGO，在氬氣中和在不同溫度下將已經(jīng)被氧化96小時的氧化石墨樣品加熱30秒鐘。人們發(fā)現(xiàn)在200。C下加熱膨脹的GO是足夠用于部分剝離的。但是，剝離的程度隨著溫度的升高而提高。剝離導(dǎo)致大的表觀體積膨脹(約200~400倍初始體積)。由完全氧化的樣品制備的TEGO具有蓬松的"黑水狀，，結(jié)構(gòu)。圖4a和4b顯示出石墨、被氧化96小時的GO以及通過快速加熱GO樣品所制備的TEGO樣品的XRD圖譜。TEGO樣品沒有顯示出氧化石墨(20-12.2。)或者初始石墨(20-26.5。)的002峰的信號。相反地，加熱部分氧化的樣品得到如圖4b所示的、含有初始石墨的002峰的XRD衍射圖。實施例9大面積SEAD圖形(圖5)顯示出提高的層剝離。擴散環(huán)(51和52)是非常微弱的和分散的。這些通常在無序的或不定形的材料中觀察到的微弱的和分散的衍射環(huán)表明，薄片之間的排列性和沿c方向的長程相干性在熱剝離過程中已經(jīng)基本上喪失。由于在快速加熱步驟中除去了水和一些氧官能團，TEGO的結(jié)構(gòu)具有比親本GO更高的C/O比例。元素分析顯示出，C/O比例從GO的6/4增加到TEGO的8/2。由被氧化120小時并且在不同溫度下被加熱30秒鐘的GO樣品制備的TEGO樣品的表面積如圖6所示("."表示在60。C在真空烘箱中干燥12小時的樣品，、"代表在剝離前在環(huán)境溫度和相對濕度平衡的樣品)。應(yīng)該注意的是，表面積隨著加熱溫度的升高而升高。在1030。C加熱樣品可以得到1500m々g的表面積。該值低于原子厚的石墨烯薄片的理論上限表面積，即通常為2,600m2/g。因為吸附實驗是在塊狀TEGO樣品中進行的，部分石墨烯薄片重疊，因此阻止N2分子進入，導(dǎo)致較低的表面積值。對于涉及石墨烯在聚合物基質(zhì)中的應(yīng)用來說，重要的方面是在分散的狀態(tài)下的分散性或者有效表面積。TEGO材料易于分散在有機溶劑例如THF中而形成均勻的分散液。可以釆用約2502500。C的加熱溫度，約500-1500。C的溫度范圍是優(yōu)選的。通過重量分析測定，表面積為800mVg的TEGO樣品的堆密度為4.1kg/m3。另一個實測表面積為1164m"g的樣品具有1.83kg/m3的堆密度。實施例10為了對比研究聚合物納米復(fù)合材料的性能，使用溶液基加工方法將TEGO、SWCNT和EG加入到PMMA中。使用熱壓法制備薄的薄膜樣品(~O.lmm厚)，并且對熱性能、電性能、機械性能和流變性能進行完全表征(圖16A)。EG-PMMA和TEGO-PMMA納米復(fù)合材料的斷裂面(圖16B,16C)的檢測結(jié)果顯示出在這兩個體系中，在聚合物基質(zhì)和納米填料之間的界面相互作用方面具有非常大的差異性。雖然多層EG填料很干凈地從斷裂面伸出，這表示弱的界面鍵連，而伸出的本發(fā)明TEGO片被吸附的聚合物厚厚地覆蓋，這表示強的聚合物-TEGO相互作用。本發(fā)明的發(fā)明人認為，EG和TEGO之間的兩個主要區(qū)別導(dǎo)致這些相互作用差異性首先，由化學(xué)功能化"sp&石墨烯薄片所產(chǎn)生的變形和納米薄片的非常薄的性質(zhì)導(dǎo)致了一種納米級的鈹折拓樸結(jié)構(gòu)。這種納米級表面粗糙度導(dǎo)致了與聚合物鏈提高的機械互鎖，從而實現(xiàn)更好的粘附。這種作用與最近的分子動力學(xué)研究的結(jié)果相一致，該研究顯示由于納米粒子表面的幾何約束，聚合物的流動性發(fā)生變化。其次，EG的表面化學(xué)性質(zhì)是相對惰性的，而TEGO納米片含有穿過表面的側(cè)羥基，該羥基可以與PMMA的羰基形成氫鍵。與TEGO大的表面積和納米級表面粗糙度一起，一般認為這種表面化學(xué)性質(zhì)導(dǎo)致了TEGO納米片與PMMA更強的界面結(jié)合力，從而對寄主聚合物的性質(zhì)產(chǎn)生更大的影響。在聚合物納米復(fù)合材料中，納米級填料的非常高的比表面積提供了主要的增強機理，該機理與納米填料自身所固有的性質(zhì)一樣重要。因為在跨越幾個旋轉(zhuǎn)(環(huán)繞每個單獨的納米粒子)半徑的區(qū)域內(nèi)，納米填料粒子的表面積能夠從根本上地影響周圍聚合物鏈的性質(zhì)，最優(yōu)選的是在聚合物基質(zhì)內(nèi)具有最大分散性的粒子。本發(fā)明TEGO納米小片的大的表面積和氧官能團提供了極好的機會來獲得納米填料在聚合物中優(yōu)異的分散性和強的界面性質(zhì)。盡管SWCNT可以提供類似的能力，而沒有固有的化學(xué)官能團，但是實際上，已經(jīng)證實難于從SWCNT束中將其提取出來，以獲得達到單管水平的分散，這限制了其增強能力。圖16A中，提供了所有三種前述的薄的薄膜樣品的熱性能和機械性能。盡管在納米填料存在的情況下，PMMA的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和熱降解溫度都顯著地提高，但是TEGO-PMMA納米復(fù)合材料更加優(yōu)于EG-PMMA和SWCNT-PMMA材料。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg數(shù)據(jù)尤其顯著在納米填料僅為0.05wt。/。的情況下，對于TEGO-PMMA復(fù)合材料發(fā)生了空前的位移(35°C)。盡管SWCNT-PMMA復(fù)合材料表現(xiàn)出失重峰變寬，顯示出另外的聚合物松弛模型，但是即使在lwt。/。填充量下沒有觀察到明顯的Tg位移。盡管SWCNT被良好地分散于基質(zhì)中，并且被聚合物浸潤良好，但是存在有局部成束的證據(jù)，這導(dǎo)致在聚合物中有富納米管區(qū)域和貧納米管區(qū)域。結(jié)果，SWCNT-PMMA復(fù)合材料保留了塊狀PMMA的流變信號。對于EG-PMMA復(fù)合材料來說，盡管沒有觀察到成束的EG片，但是該片要更厚，這導(dǎo)致與聚合物接觸的表面積降低，以及與TEGO-PMMA復(fù)合材料相比，更小的Tg位移。功能化SWCNT可以在SWCNT-PMMA復(fù)合材料中產(chǎn)生更好的分散性和相似的Tg位移，但是這僅僅在lwt。/。填充量出現(xiàn)。此外，功能化SWCNT需要額外的處理步驟，而這對于TEGO材料是不需要的。在TEGO納米復(fù)合材料中，良好分散的納米片填料和與基質(zhì)聚合物強的相互作用在納米粒子之間產(chǎn)生重疊的相互作用區(qū)，在該區(qū)域中聚合物鏈的流動性被改變，導(dǎo)致在非常低的重量份數(shù)下產(chǎn)生納米復(fù)合材料的本體Tg位移。拉伸楊氏模量(E)、極限強度的室溫測定值，以及在升高的溫度下儲能模量的測定值遵循相似的趨勢TEGO-PMMA的測定值超過SWCNT-PMMA和EG-PMMA復(fù)合材料的測定值。對于TEGO-PMMA納米復(fù)合材料來說，這種提高的機械性能增強作用可以歸結(jié)于在聚合物基質(zhì)中TEGO優(yōu)異的分散性以及它們緊密的相互作用。即使對于部分成束的SWCNT以及較低表面積的EG片，也觀察到一些聚合物性能的增強作用；但是，一般認為即使在低的wt%填充量下，TEGO從根本上改變了整個聚合物基質(zhì)的行為。盡管GO自身是不導(dǎo)電的，TEGO的一個重要的特征是其實質(zhì)性的導(dǎo)電性。我們的TEGO-PMMA納米復(fù)合材料的縱向電導(dǎo)率大大地超過了純PMMA和SWCNT-PMMA納米復(fù)合材料的電導(dǎo)率(表1)。表l.在5wt。/。填充量的PMMA中不同納米級增強材料的電導(dǎo)率。通過穿過厚度的交流阻抗譜法來測定橫向值的電導(dǎo)率，以及通過沿樣品的長度由四探<table>tableseeoriginaldocumentpage34</column></row><table>本發(fā)明的復(fù)合材料接近EG-PMMA體系所測定的電導(dǎo)率測定值，這表明在薄的TEGO納米片中存在顯著的共軛碳網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這與以下發(fā)現(xiàn)相一致即在將GO快速高溫剝離成為TEGO的過程中，GO經(jīng)歷了部分脫氧作用(還原)。在比較中所獲得的數(shù)據(jù)還顯示出所有三個納米復(fù)合材料樣品是各向異性的，在相同的滲流閾值下得到明顯更高的縱向電導(dǎo)率(l-2wt。/。水平，圖15)。對于5wt。/。樣品，基礎(chǔ)幾何約束使得納米片不能在空間上隨機定向。對于長寬比為100的平圓盤結(jié)構(gòu)，使用昂薩格類模型(Onsager-typemodel)僅僅在體積份數(shù)小于5%的情況下，才可以獲得完全隨機的定向。由于TEGO納米片和處理過的EG具有~250-1000的長寬比，各向同性的排列是不可能的。這種幾何約束與用于制備納米復(fù)合材料樣品的熱壓加工法一起，產(chǎn)生平行于樣品的上下端面的納米片的部分定向。很明顯由于較厚的片具有更剛性的性質(zhì)，EG/PMMA具有更高的各向異性比例，這導(dǎo)致更多的縱向排列和更高的電導(dǎo)率。因為填充復(fù)合材料的電導(dǎo)率由填料的電導(dǎo)率、填料粒子之間的接觸電阻以及填料接觸的數(shù)量所控制，明顯的是，TEGO片的柔性和皺折形態(tài)的組合，與它們的極其高的長寬比一起，使?jié)B滲能夠在低濃度下出現(xiàn)。本發(fā)明TEGO-PMMA樣品的縱向電導(dǎo)率是混合有聚乙烯的4-6wt。/。碘摻雜的聚乙炔的電導(dǎo)率(1S/m)的幾倍。5wt。/。的TEGO-PMMA復(fù)合材料的電導(dǎo)率非常接近于幾種重要的商用導(dǎo)電聚合物例如聚p塞吩和聚苯胺的電導(dǎo)率，這打開了TEGO-聚合物納米復(fù)合材料在電子和光子應(yīng)用方面的潛在用途。此外，因為單層石墨烯已經(jīng)被稱為零禁帶半導(dǎo)體或重疊少的半金屬，以及用于實際的納米級金屬晶體管應(yīng)用的可選材料，由氧化石墨衍生的新的納米尺寸導(dǎo)電材料例如TEGO確實提供了非常吸引人的機會。實施例11TEGO填充的聚合物復(fù)合材料的機械性質(zhì)使用溶液蒸發(fā)技術(shù)制備了具有不同的重量百分含量例如0.25、0.5、1、2和5%的TEGO/PMMA復(fù)合材料。使用熱壓模塑法制備TEGO/PMMA復(fù)合材料薄膜。使用動態(tài)力學(xué)分析(DMA)測定這些復(fù)合材料的粘彈響應(yīng)。使用刀片將寬度均勻的復(fù)合材料薄膜的條從薄膜上切下。在DMA中使用薄膜張力夾將具有0.1N預(yù)載荷的張力施加到試驗樣品上。然后，對樣品施加頻率為lHz的動態(tài)纟展蕩力。用25°C~170。C之間，速率為3°C/min的溫度掃描測定動態(tài)性能，例如儲能模量(E')、損耗模量(E〃)以及tan5值。儲能模量(E')對溫度響應(yīng)的曲線如圖17所示。與PMMA的儲能模量相比，儲能模量增量在40%(0.25重量。/oTEGO)~最大85%(1重量。/。TEGO)的范圍內(nèi)。此外，提高TEGO濃度降低儲能模量。儲能模量(對每個重量百分數(shù)，取4或5個樣品的平均值)對TEGO重量百分含量的曲線如圖18所示。一般認為對于更高的TEGO含量來說，儲能模量降低的原因可能是由于粒子的空穴(空隙)或結(jié)塊，這可以在圖19的SEM圖片中看到。早已證實，對于每個(EG)/PMMA和(EG)/PE中的膨脹石墨來說，隨著填料含量達到幾個重量百分數(shù)，^諸能模量增加。不過，膨脹石墨和TEGO的表面彼此是非常不同的。在TEGO的表面存在的氧化物可以在聚合物和增強粒子之間產(chǎn)生強的機械相互作用或機械互鎖。此外，TEGO片顯著薄于EG片。因此，對于TEGO粒子來說，對于理想的單獨片，隨機分散而不會碰到粒子團集影響，其極限體積份數(shù)優(yōu)選更低。這里在lwt。/。的樣品表現(xiàn)出模量增大接近100%,而關(guān)于EG/PMMA的7>開數(shù)據(jù)獲得僅僅10%的增大。圖20顯示出，在TEGO/PMMA復(fù)合材料可以發(fā)現(xiàn)明顯的tanS峰位移。通常使用tan5峰測定玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。很明顯的是，TEGO/PMMA的Tg比純的PMMA幾乎高40°/。，超過已報道的EG/PMMA復(fù)合材料，對于1wt%~3wt%的已報道的復(fù)合材料，由tanS峰的位移顯示出僅僅12%-20%的Tg增加。Tg的重要特征是，對于所有的體積份數(shù)來說，tanS峰位移幾乎為常數(shù)，但是，隨著體積份數(shù)提高，峰顯著變寬。因為Tg與聚合物的分子流動性有關(guān)，可以認為它可以被分子填料、鏈的剛性和線性影響。因為TEGO具有大的表面積和在聚合物鏈的Rg數(shù)量級的厚度，分散良好的TEGO具有對大體積份數(shù)的局部聚合物的顯著影響。在這種方式下，即使在低的增強材料含量下，聚合物鏈與粒子的表面的相互作用可以在包圍它們的區(qū)域內(nèi)急劇地改變鏈的動力學(xué)性質(zhì)。從圖20可知，很明顯的是，在低濃度下鏈的流動性被改變，提高增強材料的填充量不會改變主要的Tg位移，但是增加了額外的松弛模型，該模型可能是在較高填充量下由粒子的相互聯(lián)系作用引起的。Tg的變化指示，TEGO粒子與聚合物基質(zhì)的相互作用幾乎是無所不包的還保留有非常小的塊狀聚合物。通過這些復(fù)合材料樣品的DSC實驗還觀察到了關(guān)于Tg的同樣的結(jié)果。圖21顯示了樣品的熱降解曲線?？梢郧宄乜闯?，復(fù)合材料的降解溫度上移到比純聚合物高15%的溫度。此外，可以清楚地看出，在復(fù)合材料中TEGO片從總體上改變聚合物的性質(zhì)。使用具有1296電介質(zhì)界面的Solartron1290阻抗分析儀記錄室溫下的交流阻抗值。將樣品夾在兩個尺寸為21mmx6mm的矩形銅電極之間，用兩個聚^灰酸酯平板將銅電極與試樣緊密地固定。為了消除由于復(fù)合材料表面的表面粗糙度引起的點接觸，將導(dǎo)電漿料(石墨粒子填充的環(huán)氧樹脂)涂覆到銅電極和樣品之間。圖22顯示，隨著增強填料含量提高，實部Z(電阻)明顯降低。對于2。/。和更高的TEGO濃度，急劇降低的實部Z指示了電滲流的開始。早已報導(dǎo)，對于EG/PMMA和石墨/PMMA復(fù)合材料來說，電導(dǎo)率4是高，超過了純PMMA的電導(dǎo)率。此外，文獻還說明，在較高的濃度下，EG/PMMA和石墨/PMMA之間的導(dǎo)電行為的差異是由于在EG復(fù)合材料中，導(dǎo)電路徑的數(shù)量提高。在具有不同填料大小的HDPE/石墨復(fù)合材料中，也報導(dǎo)了類似的結(jié)果。隨著填料含量的提高，本發(fā)明的復(fù)合材料的電導(dǎo)率表現(xiàn)出明顯的躍遷，在滲流極限從絕緣體躍遷為幾乎為半導(dǎo)體。此處引用的所有參考文獻通過參考引入。在以上教導(dǎo)的指導(dǎo)下，可以進行關(guān)于本發(fā)明的各種改進和變化。因此，可以理解的是，在后附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以以除了本文具體描述的方式之外的其他方式實施本發(fā)明。權(quán)利要求1.一種改性的氧化石墨材料，包括表面積為約300m2/g～2600m2/g的熱剝離型氧化石墨，其中，當通過X-射線衍射測定時，所述熱剝離型氧化石墨沒有顯示出石墨和/或氧化石墨的信號。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性氧化石墨材料40kg/m3~0.1kg/m3的堆密度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性氧化石墨材料所述TEGO具有約60/40~95/5的C/O氧比例。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改性氧化石墨材料所述TEGO具有約65/35~85/15的C/0氧比例。5.—種熱剝離型氧化石墨，其由包括如下步驟的方法來制備(a)將水和/或溶劑加入到石墨中，由此獲得具有空間膨脹的石墨烯夾層的氧化石墨；和(b)加熱所述氧化石墨，以使其過熱并且從水和/或溶劑中逸出氣體以及使所述氧化石墨分解；其中，所述熱剝離型氧化石墨具有約300m2/g~2600m々g的表面積，其中，當通過X-射線衍射測定時，所述熱剝離型氧化石墨沒有顯示出石墨和/或氧化石墨的信號。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱剝離型氧化石墨，其中，將水和/或溶劑加入到石墨中導(dǎo)致石墨基本上完全被插層和氧化。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱剝離型氧化石墨，其中，所述方法進一步包括在加熱氧化石墨之前，將酸和鹽從石墨烯夾層中去除的步驟。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱剝離型氧化石墨，其中，所述方法進一步包括在加熱氧化石墨之前，干燥氧化石墨以去除過量的水和/或溶劑的步驟。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱剝離型氧化石墨，其中，所述熱剝離型氧化石墨具有約40kg/m3~0.1kg/m3的堆密度。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱剝離型氧化石墨，其中，在高溫膨脹之后，，其中，所述TEGO具有約，其中，在高溫膨脹之后，,其中，在高溫膨脹之后，所述熱剝離型氧化石墨具有約60/40~95/5的C/0氧比例。11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱剝離型氧化石墨，其中，所述熱剝離型氧化石墨是由包括氧化層狀石墨以制備氧化石墨的方法來制備的。12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱剝離型氧化石墨，其中，所述熱剝離型氧化石墨是使用氧化劑來制備的。13.—種用于制造熱剝離型氧化石墨的方法，包括(a)將水和/或溶劑加入到石墨中，由此獲得具有空間膨脹的石墨烯夾層的氧化石墨；和(b)加熱所述氧化石墨，以使其過熱并且從水和/或溶劑中逸出氣體，以及使氧化石墨分解；其中，所述熱剝離型氧化石墨具有約300m2/g~2600m2/g的表面積，其中，當通過X-射線衍射測定時，所述熱剝離型氧化石墨沒有顯示出石墨和/或氧化石墨的信號。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，將水和/或溶劑加入到石墨樣品中導(dǎo)致石墨基本上完全#1插層和氧化。15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述方法進一步包括在加熱氧化石墨之前，將酸和鹽從石墨烯夾層中去除的步驟。16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述方法進一步包括在加熱氧化石墨之前，干燥氧化石墨以去除過量的水和/或溶劑的步驟。17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述熱剝離型氧化石墨具有約40kg/m3~0.1kg/m3的堆密度。18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，在高溫膨脹之后，所述熱剝離型氧化石墨具有約60/40~95/5的C/0氧比例。19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述熱剝離型氧化石墨是由包括氧化層狀石墨以制備氧化石墨的方法來制備的。20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述熱剝離型氧化石墨是使用氧化劑制備的。全文摘要一種改性的氧化石墨材料，其含有表面積為約300m²/g～2600m²/g的熱剝離型氧化石墨，其中當通過X-射線衍射測定時，所述熱剝離型氧化石墨沒有顯示出石墨和/或氧化石墨的信號。文檔編號C01B31/04GK101287679SQ200680038183公開日2008年10月15日申請日期2006年10月3日優(yōu)先權(quán)日2005年10月14日發(fā)明者伊爾漢·A.·阿克薩伊,羅伯特·K.·普魯?shù)禄裟?道格拉斯·亞當森,阿哈邁德·阿卜達拉申請人:普林斯頓大學(xué)理事會