聚合物基質(zhì)中；以及從所述 基質(zhì)中移除溶劑，以提供聚合物納米復(fù)合材料。
[0016] 在另一方面，所述技術(shù)涉及由一種方法制備的聚合物納米復(fù)合材料的實施方案， 所述方法包括:通過溶劑剝離來剝離第一納米材料，以產(chǎn)生第一納米材料的第一溶液或穩(wěn) 定分散液;使用第一納米材料的第一溶液或穩(wěn)定分散液剝離具有與第一納米材料不同的顆 粒形態(tài)的第二納米材料，以提供含有第一納米材料和第二納米材料的第二溶液或穩(wěn)定分散 液;將第二溶液或穩(wěn)定分散液引入聚合物基質(zhì)中；以及從所述基質(zhì)中移除溶劑，以提供聚合 物納米復(fù)合材料。在根據(jù)本文描述的方法制備的聚合物納米復(fù)合材料的一些實施方案中， 首先剝離的納米材料催化或加速具有不同形態(tài)但類似表面能的第二納米材料的剝離。在一 些實施方案中，根據(jù)一種方法制備聚合物納米復(fù)合材料，所述方法還包括，例如通過添加固 化劑固化聚合物納米復(fù)合材料。通過一種方法制備示例性聚合物納米復(fù)合材料，其中第一 納米材料是原始石墨烯納米片，并且第二納米材料是碳納米管。通過不局限于其中組分混 合的比率的方法制備聚合物納米復(fù)合材料。例如，在聚合物納米復(fù)合材料的一些實施方案 中，所述方法包括使用含有重量比為1:60至60:1的第一納米材料和第二納米材料的第二溶 液或穩(wěn)定分散液，例如，1:60、1:55、1:50、1:45、1:40、1:35、1:30、1:25、1:20、1:15、1:10、1: 5、1:4、3:10、1:3、1:2、1:1、2:1、3:1、10:3、4:1、5:1、10:1、15:1、20:1、25:1、30:1、35:1、40: 1、 45:1、50:1、55:1、60:1以及其間的中間比。在一些實施方案中，由第二溶液或穩(wěn)定分散液 產(chǎn)生的聚合物納米復(fù)合材料含有重量比為1:60至60:1的第一納米材料和第二納米材料，例 如，1:60、1:55、1:50、1:45、1:40、1:35、1:30、1:25、1:20、1:15、1:10、1:5、1:4、3:10、1:3、1: 2、 1:1、2:1、3:1、10:3、4:1、5:1、10:1、15:1、20:1、25:1、30:1、35:1、40:1、45:1、50:1、55:1、 60:1以及其間的中間比。通過不局限于所使用的聚合物類型的方法制備聚合物納米復(fù)合材 料-例如，在一些實施方案中，聚合物是熱固性聚合物，并且在一些實施方案中，聚合物是熱 塑性聚合物。通過使用為環(huán)氧樹脂或聚丙烯的聚合物的方法制備示例性聚合物納米復(fù)合材 料。
[0017] 基于本文中所包含的教義，其他實施方案對于相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見 的。
[0018] 附圖簡述
[0019]參照以下附圖，本技術(shù)的這些和其他特征、方面和優(yōu)點將變得更加容易理解：
[0020] 圖1是示出與常規(guī)聚合物納米復(fù)合材料相比，根據(jù)本技術(shù)的環(huán)氧樹脂聚合物納米 復(fù)合材料的實施方案的電阻率與負(fù)載重量百分比之間關(guān)系的曲線圖。
[0021] 圖2是示出與常規(guī)聚合物納米復(fù)合材料相比，根據(jù)本技術(shù)的聚丙烯聚合物納米復(fù) 合材料的實施方案的電阻率與負(fù)載重量百分比之間關(guān)系的曲線圖。
[0022] 圖3是示出根據(jù)本文提供的技術(shù)制備以包括一定范圍的石墨烯-多壁碳納米管 (MWCNT)比率的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的體積電阻率與總碳負(fù)載之間關(guān)系的曲線圖。
[0023] 圖4是示出根據(jù)本文提供的技術(shù)制備以具有3:1的共剝離的石墨烯-多壁碳納米管 (MWCNT)比率的聚碳酸酯復(fù)合材料的體積電阻率與總碳負(fù)載之間關(guān)系的曲線圖。
[0024]圖5是示出通過由包括25%總碳負(fù)載的母料熔融配混而制備以具有3:1的共剝離 的石墨烯-多壁碳納米管(MWCNT)比率的聚碳酸酯復(fù)合材料的體積電阻率與總碳負(fù)載之間 關(guān)系的曲線圖。
[0025] 應(yīng)理解，附圖不必按比例繪制，附圖中的對象在彼此關(guān)系上也不必按比例繪制。附 圖是意圖為本文公開的裝置、系統(tǒng)和方法的各種實施方案帶來簡潔和理解的描繪。只要可 能，在全部附圖中使用相同參照數(shù)字來指代相同或相似部分。此外，應(yīng)理解，附圖并不意圖 以任何方式限制本教義的范圍。
[0026] 發(fā)明詳述
[0027] 本文提供的是涉及聚合物納米復(fù)合材料的技術(shù)，并且具體地但非排他地，涉及包 含兩種或更多種納米材料的聚合物納米復(fù)合材料，以及產(chǎn)生包含兩種或更多種納米材料的 納米復(fù)合材料的方法。在該技術(shù)的描述中，本文所使用的段落標(biāo)題僅是出于組織目的，而不 應(yīng)解釋為以任何方式限制所描述的主題。此外，在各種實施方案的該詳細(xì)描述中，出于解釋 的目的，闡述了大量具體的細(xì)節(jié)，以提供對所公開的實施方案的透徹理解。然而，本領(lǐng)域的 技術(shù)人員將理解，可利用或無需這些具體的細(xì)節(jié)來實踐這些各種實施方案。在其他情況下， 結(jié)構(gòu)和設(shè)備以框圖的形式示出。另外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠容易地理解，方法呈現(xiàn)和執(zhí)行 的特定順序是說明性的，并且可以設(shè)想所述順序能夠改變且仍保持在本文公開的各種實施 方案的精神和范圍內(nèi)。
[0028] 本申請中引用的所有文獻(xiàn)和類似的材料，包括但不限于專利、專利申請、文章、書 籍、論文和因特網(wǎng)網(wǎng)頁，出于任何目的以引用的方式明確地整體并入。除非另外定義，否則 本文中使用的所有技術(shù)性和科學(xué)性術(shù)語具有與本文所描述的各種實施方案所屬領(lǐng)域中的 普通技術(shù)人員通常所理解的相同的含義。當(dāng)引入的參考文獻(xiàn)中的術(shù)語的定義與本教義中提 供的定義不同時，以本教義中提供的定義為主。
[0029] 定義
[0030] 為了有助于理解本技術(shù)，在下文中定義了大量術(shù)語和短語。附加的定義在整個詳 細(xì)描述中闡述。
[0031] 在整個說明書和權(quán)利要求書中，除非上下文清楚地另有指明，以下術(shù)語采用與本 文明確有關(guān)的含義。如本文所用的短語"在一個實施方案中"不一定指相同的實施方案，盡 管它可能指相同的實施方案。此外，如本文所用的短語"在另一個實施方案中"不一定指不 同的實施方案，盡管它可能指不同的實施方案。因此，如下文所述，在不脫離本發(fā)明的范圍 或精神的情況下，本發(fā)明的各種實施方案可容易地組合。
[0032] 另外，除非上下文清楚地另有指明，否則如本文所用的術(shù)語"或"是包含性的"或" 操作符，并且等于術(shù)語"和/或"。術(shù)語"基于"不是排他性的，并且允許基于未描述的附加因 素，除非上下文清楚地另有指明。另外，在整個說明書中，"一個/種"和"所述"的含義包括復(fù) 數(shù)引用。"在...中"的含義包括"在...中"和"在...上"。
[0033]所本文所使用的，"石墨烯"是指具有被布置在蜂窩晶格中的sp2li合的碳原子的 單個平面片的結(jié)構(gòu)的碳的同素異形體。如本文所使用的，術(shù)語石墨烯包括但不限于呈一個 原子厚的（單層)片形式的石墨烯。因此，術(shù)語"石墨烯"還指其中許多石墨烯片堆疊在一起 的石墨烯的形式，例如，如以晶體或"薄片"形式的石墨存在的。如本文所使用的，術(shù)語"石墨 烯"是指具有納米級厚度(例如，小于20且優(yōu)選地小于10層厚）的單層(單個層)或多層石墨 稀。
[0034]如本文所使用的，術(shù)語"原始的"意指未功能化、改性或與其他元素如氧化學(xué)反應(yīng) 的。
[0035]如本文所使用的，"納米材料"是具有在lnm至100nm大小范圍的一個或多個外部尺 寸的材料。納米材料的"形態(tài)"是指離散的納米材料顆粒的形狀。
[0036]本技術(shù)的實施方案
[0037]本文提供的是提供與包含具有不同形態(tài)的多種納米材料的聚合物納米復(fù)合材料 相關(guān)的組合物和方法的技術(shù)，所述納米材料例如，石墨烯納米片和多壁碳納米管。多種類型 的納米材料抑制各個納米材料的自凝聚，因而提供相對于常規(guī)納米復(fù)合材料具有改善屬性 的材料。例如，所提供的納米復(fù)合材料具有與其他例如，常規(guī)的聚合物納米復(fù)合材料相比改 善的導(dǎo)電性。
[0038] 盡管本文的公開內(nèi)容是指某些所說明的實施方案，但是應(yīng)理解，這些實施方案通 過舉例而不是通過限制的方式呈現(xiàn)。
[0039] 1.組合物
[0040] 所述技術(shù)提供包含聚合物或共聚物和分散在聚合物基質(zhì)中的納米材料的聚合物 納米復(fù)合材料。納米材料可具有一定范圍的形狀和/或形態(tài)，但是通常具有在lnm至50nm或 lnm至100nm范圍內(nèi)的至少一個尺寸。因此，聚合物納米復(fù)合材料是多相體系(例如，共混物、 復(fù)合物、泡沫等）。
[0041 ]在納米大小范圍內(nèi)的材料（"納米材料"）具有由其高表面積-體積比率和其小尺寸 造成的特定的物理和化學(xué)特性(例如，相對于微粒、微材料和其他更大的顆粒和材料而言）。 例如，表面積-體積比率的增加(其隨著顆粒大小的減小而增加）導(dǎo)致相對于在顆粒內(nèi)部的 那些來說顆粒表面上的原子的不斷增加的優(yōu)勢。因此，與其他材料的表面相互作用的強(qiáng)度 得到增強(qiáng)(例如，相對于微材料）。例如，相對于微觀材料，納米材料展示出強(qiáng)度(例如，更大 的強(qiáng)度）、耐熱性(例如，增加的耐熱性）、導(dǎo)電性(例如，更大的導(dǎo)電性）、絕緣性、磁性、彈性、 光學(xué)特性(例如，顏色）以及反應(yīng)性的變化。
[0042]本文所描述的技術(shù)提供為或包含聚合物納米復(fù)合材料的組合物。在一些實施方案 中，聚合物納米復(fù)合材料包含具有不同形態(tài)的多種納米材料，例如，石墨稀納米片和碳納米 管（例如，多壁碳納米管或單層碳納米管）。例如，一些實施方案假定納米材料為碳納米材 料，如石墨烯、富勒烯、納米管、納米纖維或石墨。
[0043]石墨烯是具有被布置在蜂窩晶格中的sp2li合的碳原子的單個平面片的結(jié)構(gòu)的碳 的同素異形體。由于其分子組成和結(jié)構(gòu)，石墨烯具有獨特的物理特性(例如，電特性、光學(xué)特 性、熱特性、基于量子的特性等)并且在已知最強(qiáng)的材料中。在一些實施方案中，石墨烯是一 個原子厚的(單層)片，并且在一些實施方案中（例如，"幾層"石墨烯），許多石墨烯片堆疊在 一起。通常，石墨烯具有小于20且更優(yōu)選地小于10層的厚度。
[0044] 所述技術(shù)不局限于納米材料的來源。例如，在一些實施方案中，通過石墨的溶劑剝 離產(chǎn)生石墨烯(例如，原始石墨烯），例如，如在美國專利申請公布號2011/0117361中討論 的。在一些實施方案中，石墨烯是組合物和/或通過如在共同未決的美國專利申請序列號 61/786,944中描述的方法產(chǎn)生，所述專利申請以引用的方式并入本文。類似的程序由多層 石墨烯、幾層石墨烯或塊體石墨烯產(chǎn)生單層石墨烯。如其中所討論的，用于由石墨產(chǎn)生石墨 烯的溶劑包括具有小于0.1