石墨烯改性聚酰亚胺

模量提升70%

单层石墨烯以相同质量分数掺入聚酰亚胺，力学增强远超多层与大尺寸，摩擦性能则多层最优。

Song, Yuan · 刘洪涛

Polymers 2026

参数信息

结合能（SSLG与PI）

396.8 kJ/mol

自由体积分数（SSLG/PI）

15.3 %

弹性模量提升

70.4 %

平均摩擦系数（SMLG/PI）

0.105

技术优势

模量提升最显著

小尺寸单层石墨烯与PI基体的结合能最高，自由体积降幅最大，使平均弹性模量较纯PI提高70.4%。

摩擦系数降近半

小尺寸多层石墨烯改性的PI平均摩擦系数为0.105，较纯PI降低48.3%，优于其他石墨烯体系。

尺寸层数指导选材

等质量分数下，尺寸和层数显著影响增强效果：单层及小尺寸更利于力学性能，多层及小尺寸更利于减摩。

模拟预测可靠

分子动力学模拟可定性复现增强趋势，无需大量实验即可筛选石墨烯规格。

应用场景

• 高性能复合材料：以轻质高模量复合替代金属件，同时保持基体加工性。
• 机械部件减摩：用于轴承、齿轮等滑动部件，以0.105的摩擦系数降低能耗。
• 轻质结构材料：在不增重的前提下使结构件模量提升70.4%。
• 航空航天材料：满足航空航天对轻质高强且耐磨材料的复合需求。