[发明专利]一种石墨烯/水泥砂浆复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种石墨烯/水泥砂浆复合材料，包括，石墨烯类材料和砂石的复合材料、水泥和水。本发明改变了石墨烯类材料的添加方式，首先将石墨烯类材料和砂石复合，得到石墨烯和砂石的复合材料，然后将处理后的石墨烯和砂石的复合颗粒与水泥组合成水泥砂浆，得到石墨烯类材料/水泥砂浆复合材料，能够很好地解决石墨烯类材料分散问题，保证其优良性能的完美发挥，而且不需要加入其它助剂，减少了杂质的引入，从根本上解决了柔性石墨烯类材料在水泥体系中混合不均匀的弊病，能够保证石墨烯的均匀分散，同时将石墨烯类材料和砂石复合，可以保证石墨烯类材料的平铺状态减少褶皱，更好地发挥其性能。

技术领域

本发明属于碳材料技术领域，涉及一种石墨烯/水泥砂浆复合材料及其制备方法，尤其涉及一种石墨烯类材料/水泥砂浆复合材料及其制备方法。

背景技术

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。它是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。作为一种由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，它是目前进入应用领域中最薄的材料和最强韧的材料，断裂强度比钢材还要高200倍，还有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20％；同时石墨烯具有巨大的理论比表面积，物理化学性质稳定，可在高工作电压和大电流快速充放电下保持很好的结构稳定性，同时，石墨烯还具有优异的导电性，可以降低内阻，提高超级电容器的循环稳定性；而且石墨烯如果能够制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍；另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光。并且非常致密，即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。正是由于石墨烯具有上述诸多的优异物理化学性质，其在储能材料，环境工程，灵敏传感方面被广泛应用，被称为“黑金”或是“新材料之王”，而且潜在的应用前景广大，目前已成为全世界的关注焦点与研究热点，同时关于石墨烯等衍生物也从研究阶段走向了产业化，引起了各行各业的广泛参与。

目前，石墨烯或者氧化石墨烯等衍生物可以作为理想的增强材料，赋予了复合材料新的功能性，拓展了石墨烯复合材料的应用领域。如石墨烯或者氧化石墨烯与水泥相关产品的良好复合，可以实现两种材料的优势互补和加强，大幅度提升水泥产品的力学性能。近几年，石墨烯/水泥复合材料已逐渐有相关报道，然而在实际应用中，石墨烯还存在着诸多的问题和制约因素，石墨烯极易团聚就是制约石墨烯研究和应用的一个主要障碍。由于石墨烯及其衍生物比表面积较大，相互间存在较强的范德华作用力，团聚和缠绕现象明显，使其不能稳定分散，分散后也容易再次团聚在一起难以打开。虽然有大量研究通过添加不同类型的分散剂或者改性的方式来提高石墨烯的分散效果，但实际应用中效果较差，并且还会额外引入其他杂质，对后续研究造成负面影响。

因此，如何得到一种石墨烯/水泥砂浆复合材料，使得石墨烯能够在水泥体系中更好分散，是影响该复合材料性能的关键因素，也是诸多应用厂商和一线研发人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种石墨烯/水泥砂浆复合材料及其制备方法，本发明提供的石墨烯/水泥砂浆复合材料，石墨烯能够均匀分散，复合材料中石墨烯具有较好的平铺状态，较少的褶皱，从而具有更好的性能。

本发明提供了一种石墨烯/水泥砂浆复合材料，包括，石墨烯类材料和砂石的复合材料、水泥和水。

优选的，所述水泥为15～30重量份；

所述石墨烯类材料和砂石的复合材料为60～70重量份；

所述水为8～15重量份。

优选的，还包括助剂；

所述助剂包括减水剂、消泡剂、触变润滑剂和羟丙基甲基纤维素中的一种或多种；

所述助剂为0.3～6重量份；