橡胶是一种具有独特高弹性的聚合物材料,在室温下,用很小的作用力作用在橡胶上,橡胶就会产生很大的变形量,当外力移除后又会迅速恢复原来的形状。橡胶作为一种重要的材料,有着非常悠久的使用史。近年来,橡胶材料在各行各业中的应用越来越广泛。然而,传统的未补强的橡胶耐磨差、强度低、易氧化、不导电,不具有实用性,因此,绝大部分的橡胶需要添加填料进行补强。目前石墨烯作为橡胶主要的补强剂,在橡胶工业中展现出广阔的应用前景。但是,单层的石墨烯制作工艺复杂,价格昂贵,并且很难实现大批量生产。而石墨烯微片制备工艺简单,价格低廉,可以大批量生产,并且石墨烯微片作为填料同样可以提高橡胶的各项性能,因此有着很大的应用前景。本文首先对石墨烯微片/天然橡胶纳米复合材料的制备工艺进行了探索,首先通过机械共混的方法制备了复合材料。利用该方法制备的复合材料,存在较多的微观缺陷,表面比较粗糙,石墨烯微片团聚现象比较明显,并且石墨烯微片与橡胶的结合也不是很好。结果表明,复合材料的拉伸强度没有很好的规律性,但是复合材料在100%、200%、300%定伸应力得到了提高,在含有10phr(橡胶体系中的计量单位)时,达到最高值,比纯橡胶提高了2倍左右。其次利用胶乳共混法制备了石墨烯微片/天然橡胶纳米复合材料。利用该方法制备的复合材料,表面平滑,微观缺陷较少,石墨烯微片分散均匀,且石墨烯微片与橡胶界面结合较好,因此复合材料的性能得到了提高。结果表明,该方法制备的复合材料在含有10phr石墨烯微片时,拉伸强度达到29MPa,比纯橡胶提高了42.5%,而100%、200%、300%时的定伸随着石墨烯微片含量的增加而增强,比纯橡胶提高了4~8倍。第三种方法是预分散体法。该方法制备的复合材料也存在着缺陷,石墨烯微片有着轻微团聚现象,因此复合材料的性能也不是很好。结果表明,复合材料的拉伸强度整体呈增强趋势,在含有10phr石墨烯微片时,提高了15.4%,而100%、200%、300%定伸应力相比于纯橡胶提高了1倍左右。综合比较三种方法,胶乳共混法制备简单,制备的复合材料性能比较优异。胶乳共混法虽然好于其他的两种方法,但是依然存在着石墨烯微片的分散问题,为了使石墨烯微片的分散性更好,本实验采用聚乙二醇(PEG)包覆的方法对石墨烯微片进行物理改性。对改性后的石墨烯微片进行粒度分析,发现粒径普遍增大,增大了1.7um,说明聚乙二醇很好的包覆了石墨烯微片。利用改性后的石墨烯微片通过胶乳共混法制备了复合材料。结果表明,橡胶复合材料的性能有相应的提高,拉伸强度可以提高0.5MPa左右。而复合材料的硬度、导热性能则随着石墨烯微片含量的增加而逐渐增强,与是否采用聚乙二醇改性关系不大。最后,本实验采用胶乳共混法制备的复合材料进行了性能研究。测试了复合材料的电磁屏蔽性能,并用涂布法制备了柔性传感器。实验表明,复合材料具有优异的电磁屏蔽性能,并且同时具备轻质、柔韧性等特点。复合材料的电磁屏蔽性能随着石墨烯微片含量以及试样厚度的增加而逐渐增强,最大可达80d B,性能非常优异。而对于复合材料制成的柔性传感器同样有着非常优异的性能,结果表明柔性传感器有着非常好的柔韧性,同时具有非常好的传感性能,灵敏度系数(K)最大可达171。