br>[0061] 另外，發(fā)現(xiàn)所述技術(shù)可用于生物分子，如蛋白質(zhì)、DNA、RNA、脂質(zhì)、糖以及晶體纖維 素。
[0062] 所述技術(shù)涵蓋包含在一定重量比范圍內(nèi)的至少兩種納米材料的組合物。例如，在 一些實(shí)施方案中，組合物包含重量比為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。此外，所得的聚合物納米復(fù)合材料不局限于所提供的組合物中的相對(duì) 或絕對(duì)量的第一納米材料、第二納米材料和聚合物。在一些實(shí)施方案中，納米材料(總納米 材料，例如，第一納米材料和第二納米材料，以及在一些實(shí)施方案中，另外的納米材料）以聚 合物納米復(fù)合材料的〇·1%、〇·2%、0·3%、0·4%、0·5%、0·6%、0·7%、0·8%、0·9%、1%、 2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、20%、30%、40%、50%或更多的重量百分比存 在。在一些實(shí)施方案中，通過(guò)添加固化劑固化組合物。
[0063] 在一些實(shí)施方案中，通過(guò)如下描述的方法產(chǎn)生組合物。
[0064] 2.方法
[0065] 使用例如受控混合和/或配混、已獲得的分散液的穩(wěn)定和/或分散相的定向來(lái)產(chǎn)生 聚合物納米復(fù)合材料組合物。因此，本文提供的是用于產(chǎn)生聚合物納米復(fù)合材料的方法的 實(shí)施方案。所述技術(shù)提供用于通過(guò)制備納米材料的溶液或分散液(如石墨烯納米片的溶液 或分散液)來(lái)產(chǎn)生聚合物納米復(fù)合材料的方法。在一些實(shí)施方案中，通過(guò)在溶劑，例如N-甲 基吡咯烷酮中剝離產(chǎn)生石墨烯。在一些實(shí)施方案中，納米材料為原始納米材料(例如，原始 石墨烯）。美國(guó)專利申請(qǐng)公布號(hào)2011/0117361中提供了由石墨產(chǎn)生石墨烯的示例性方法。隨 后，將第二納米材料(例如，具有與第一納米材料不同的形態(tài)，例如碳納米管，例如，多壁碳 納米管)添加到第一納米材料的溶液或分散液中并混合。在一些實(shí)施方案中，第一納米材料 和第二納米材料的溶液或分散液在，例如，5000rpm、7500rpm、8000rpm、10，000rpm或更大轉(zhuǎn) 速下高剪切混合(例如，持續(xù)10分鐘、20分鐘、30分鐘、1小時(shí)、2小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間）。在一些實(shí) 施方案中，高剪切混合篩被用于高剪切混合。在一些實(shí)施方案中，在惰性氣態(tài)環(huán)境中，例如， 在干燥氮?dú)鈿夥障聢?zhí)行所述混合。所述技術(shù)涵蓋包含覆蓋一定范圍的重量比的至少兩種納 米材料的組合物。例如，在一些實(shí)施方案中，以1:60至60:1的重量比混合第一納米材料和第 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。接著，執(zhí)行一個(gè)步驟以從第一納米材料和第二納米 材料的所得的分散溶液中移除溶劑的一部分(例如，超過(guò)50%、超過(guò)75%、超過(guò)90%或超過(guò) 95 %或更多）。例如，一些實(shí)施方案假定將第一納米材料和第二納米材料的分散溶液在例如 其中放置濾膜(例如，〇.45-μπι截止尼龍膜)的Buchner漏斗中抽濾。溶劑移除產(chǎn)生混合納米 材料的濕濾餅。在一些實(shí)施方案中，通過(guò)例如在丙酮中洗滌并且通過(guò)在，例如其中放置濾膜 (例如，0.45-μπι截止尼龍膜)的Buchner漏斗中抽濾移除丙酮來(lái)洗滌納米材料的濕濾餅。 [0066]接著將混合納米材料的經(jīng)過(guò)洗滌的濕濾餅或納米材料/溶劑分散液混合到溶劑中 的液體單體或聚合物中。在一些實(shí)施方案中，將納米材料濕濾餅混合到熱固性樹脂的液體 單體中，移除殘余溶劑，并且根據(jù)需要添加硬化劑，以在必要時(shí)通過(guò)加熱使單體聚合。在一 些實(shí)施方案中，將納米材料/溶劑分散液與溶劑中的熱塑性聚合物的溶液混合，并且移除溶 劑以分離無(wú)溶劑的聚合物復(fù)合材料。在一些實(shí)施方案中，液體聚合物為未固化的聚合物樹 月旨。在一些實(shí)施方案中，液體聚合物為熔融聚合物。在一些實(shí)施方案中，將熔融聚合物溶解 在例如二甲苯的溶劑中。例如，一些聚合物通過(guò)將它們?nèi)芙庠跓崛軇┲?，例如，通過(guò)攪拌到 加熱的二甲苯或其他溶劑中來(lái)提供。在一些實(shí)施方案中，在混合之前，將聚合物/納米材料 混合物在例如溶劑(例如，丙酮）中稀釋。在一些實(shí)施方案中，混合是高剪切混合。在一些實(shí) 施方案中，在例如，500rpm、lOOOrpm、2000rpm、5000rpm或更大轉(zhuǎn)速下執(zhí)行混合，持續(xù)5分鐘、 10分鐘、30分鐘、1小時(shí)、2小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間。在一些實(shí)施方案中，高剪切混合篩被用于高剪切 混合。在納米材料被徹底分散在聚合物和溶劑溶液中之后，將溶劑移除。在一些實(shí)施方案 中，施加熱來(lái)移除溶劑(例如，通過(guò)蒸發(fā)）。在一些實(shí)施方案中，將分散液加熱至超過(guò)30°C、超 過(guò)40°C、超過(guò)50°C、超過(guò)60°C、超過(guò)70°C、超過(guò)80°C或更高。在一些實(shí)施方案中，使用減壓來(lái) 移除溶劑（例如，通過(guò)抽吸和/或放置在抽空環(huán)境中，例如，在小于76OmmHg下、在小于 500mmHg下、在小于250mmHg下、在小于lOOmmHg下、在小于50mmHg下、在小于25mmHg下或更 小）。在一些實(shí)施方案中，通過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器移除溶劑。在溶劑移除之后，產(chǎn)生納米材料聚合物 納米分散液。
[0067]在所述方法的一些實(shí)施方案中，例如，通過(guò)在80°C、100°C、120°C或更高溫度下加 熱1分鐘、5分鐘、15分鐘、30分鐘、1小時(shí)、2小時(shí)、5小時(shí)或10小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間來(lái)固化納米材料 聚合物納米分散液。在一些實(shí)施方案中，添加硬化劑且將其混合到納米材料聚合物納米分 散液中，以固化納米材料聚合物納米分散液。在一些實(shí)施方案中，通過(guò)例如通過(guò)加熱和/或 減壓(例如，從40°C至150°C的溫度和在lOmmHg至200mmHg的壓力下)移除溶劑來(lái)產(chǎn)生納米材 料聚合物納米分散液。
[0068]所述技術(shù)涵蓋包含一定范圍的聚合物與納米材料(例如，聚合物與第一納米材料 與第二納米材料)重量比的納米材料聚合物納米分散液。在固化之前，可將納米材料聚合物 納米分散液添加至另外的聚合物，以提供在所需的聚合物與納米材料比率下的納米材料聚 合物納米分散液。例如，可將1份納米材料聚合物納米分散液與1份、2份、5份、10份或20份或 更多份（以及這些特定比率之間的中間值)的聚合物混合，以提供所需的聚合物與納米材料 比率。所得的聚合物納米復(fù)合材料不局限于組合物中的相對(duì)或絕對(duì)量的第一納米材料、第 二納米材料和聚合物。在一些實(shí)施方案中，納米材料(總納米材料，例如，第一納米材料和第 二納米材料，以及在一些實(shí)施方案中，另外的納米材料）以聚合物納米復(fù)合材料的1 %、3%、 5%、10%、20%、50%或更大的重量百分比存在。納米復(fù)合材料可進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成所需的形 狀，例如，通過(guò)熔融壓制。
[0069] 3.用途
[0070] 本文提供的聚合物納米復(fù)合材料可用于許多應(yīng)用。例如，一些用途包括提供具有 相對(duì)高的電阻率的導(dǎo)電聚合物納米復(fù)合材料，以用于靜電防護(hù)和用作電屏蔽材料。另外，具 有相對(duì)低的電阻率的導(dǎo)電聚合物納米復(fù)合材料可用于電磁屏蔽(例如，阻擋射頻電磁輻射 的電磁屏蔽(RF屏蔽)和/或使電磁干擾最小化的電磁屏蔽(EMI屏蔽））、印刷布線、電池、光 電裝置(例如，太陽(yáng)能電池)等。
[0071] 可例如通過(guò)將納米材料(例如，石墨烯和碳納米管)分散在溶劑中并且隨后將溶劑 引入聚合物基質(zhì)中來(lái)產(chǎn)生阻燃材料。
[0072] 聚合物納米復(fù)合材料可用于制備具有高強(qiáng)度、高回彈力和/或高彈性的纖維。這種 纖維可用于例如紡織品、繩索等的制備。聚合物納米復(fù)合材料還可用于活性炭過(guò)濾器的制 備。
[0073] 此外，通過(guò)當(dāng)前技術(shù)增強(qiáng)了常規(guī)聚合物的特征。例如，聚合物納米復(fù)合材料可用于 例如用于輪胎的橡膠的生產(chǎn)。由根據(jù)所述技術(shù)的聚合物納米復(fù)合材料(例如，摻入石墨烯和 碳納米管)制造的輪胎具有改善的熱耗散，所述熱否則會(huì)限制輪胎的壽命。在一些實(shí)施方案 中，聚合物納米復(fù)合材料減弱入射的紫外輻射;因此，聚合物納米復(fù)合材料可用作用以提供 抗紫外性，例如，以最小化或消除由暴露于紫外輻射造成的聚合物的降解的材料。
[0074] 聚合物納米復(fù)合材料可用作用于構(gòu)建生物材料(例如在細(xì)胞水平)或用于其他化 學(xué)或生物合成的合成腳手架。 實(shí)施例
[0075] 實(shí)施例1-聚合物納米復(fù)合材料的制備
[0076] 在所述技術(shù)的實(shí)施方案的開發(fā)過(guò)程中，產(chǎn)生并且測(cè)試了包含石墨烯納米片和多壁 碳納米管的聚合物納米復(fù)合材料。
[0077] 1.材料和方法
[0078]使用美國(guó)專利申請(qǐng)公布號(hào)2011 /0117361中描述的溶劑剝離方法，由合成石墨 (Sigma-Aldrich，<20μηι顆粒大小）制備為在N-甲基吡略燒酮(匪？，3丨8111&-41(11'；[011，]3 ：)]^等 級(jí)）中的0.57%溶液或分散液的剝離的石墨烯納米片(2.02g)，所述專利申請(qǐng)公布以引用的 方式并入本文。將多壁碳納米管(110階，0.202 8，似11〇〇71%7000系列）添加至石墨烯納米 片的溶液或分散液中，并且使用具有裝配有方孔高剪切混合篩的標(biāo)準(zhǔn)混合組件的 Silverson L5M-A實(shí)驗(yàn)室混合器將混合物在干燥氮?dú)鈿夥障?、?，000rpm下高剪切混合60 分鐘。使用含有10:1的共剝離的石墨烯納米片與MWCNT重量比的所得的分散液來(lái)制造如下 所述的環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料。通過(guò)將l.〇〇2g的Nanocyl NC7000系列MWCNT添加至含有 3.34g的石墨烯納米片的在匪P中的0.62 %石墨烯溶液或分散液中來(lái)類似地制備共剝離的 石墨烯納米片和MWCNT的第二分散液。使用含有10:3的石墨烯納米片與麗CNT比率的所得的 分散液來(lái)制造如下所述的聚丙烯納米復(fù)合材料。
[0079]使用0.45μπι尼龍膜過(guò)濾器將如上所述制備的含有共剝離的石墨烯納米片（2.02g) 和麗CNT(0.202g)的分散液在Buchner漏斗中抽濾以移除大部分溶劑且留下