075]由超聲波引起的石墨材料在合適的溶劑中分散和/或剝落的效應(yīng)不是由于超聲 波的傳輸或吸收，而是由于引起暴熱效應(yīng)（T~5, 000K)、物理效應(yīng)（P~2, 000個(gè)大氣壓） 以及在某些情況下甚至化學(xué)效應(yīng)（例如自由基的產(chǎn)生）的空化現(xiàn)象的開始。
[0076] 術(shù)語空化指的是空腔（或氣泡）在液體中的形成和幾乎立刻內(nèi)爆。
[0077] 當(dāng)超聲波實(shí)際上在聲壓的作用下穿過介質(zhì)時(shí)，分子之間的平均距離隨著這些分子 圍繞其平衡位置振蕩而變化。當(dāng)由穿過液體的超聲波引起的負(fù)壓足夠高時(shí)，液體的分子之 間的距離超過將液體保持完整所需要的最小分子距離。因此液體破壞，從而產(chǎn)生空隙：所謂 的空化氣泡。這些氣泡繼續(xù)生長(zhǎng)直到負(fù)壓達(dá)到其最大值。隨后，在壓縮循環(huán)期間，氣泡收縮 并且其中的一些瓦解。氣泡的內(nèi)爆如此迅速以致實(shí)際上是絕熱的，并且因此在瓦解結(jié)束時(shí)， 據(jù)計(jì)算，包含在氣泡中的氣體可以達(dá)到接近5, 000K的溫度，并且在氣泡自身內(nèi)部可以達(dá)到 多達(dá)2, 000個(gè)大氣壓的壓力。釋放的巨大量的能量侵襲固體材料的表面和間隙兩者，從而 有助于剝落石墨層并且將其分解成更小的顆粒且更容易地可分散在溶劑中。
[0078]用于測(cè)試的超聲波浴用去礦物質(zhì)水填充，并且將包含在合適的溶劑中的石墨分散 體的容器浸沒在其內(nèi)部中。因此，迫使超聲波穿過包含在罐中的傳輸液體（水）以及包含 樣品的容器的壁。
[0079] 處理溫度可以為在從-50°C至100°C、更優(yōu)選地從0°C至80 °C、甚至更優(yōu)選地從 20°C至70°C的范圍中。
[0080] 超聲波頻率可以為在從20Mhz至1，OOOMhz、優(yōu)選地從20khz至200khz的范圍中。 通常優(yōu)選的是，使用固定頻率超聲波產(chǎn)生器，但對(duì)于使用以不同頻率操作的各種轉(zhuǎn)換器或 以可變頻率的產(chǎn)生器，不存在特別的阻礙。
[0081] 超聲波功率可以為在從10W/升至2, 000W/升、更優(yōu)選地從30W/升至1，000W/升 的范圍中。
[0082] 根據(jù)所使用的超聲波的強(qiáng)度，超聲波處理的應(yīng)用時(shí)間可以從分鐘至月變化。優(yōu)選 地，應(yīng)用時(shí)間為在從10分鐘至1天的范圍中。
[0083] 乙烯基芳香族單體可以選自對(duì)應(yīng)于以下通式（I)的那些：
[0084]
[0085] 其中R是氫或甲基，η是零或在從1至5的范圍中的整數(shù)，并且Y是鹵素（優(yōu)選地 選自氯或溴）或具有從1個(gè)至4個(gè)碳原子的飽和或不飽和的烷基或烷氧基。
[0086] 具有通式⑴的乙烯基芳香族單體的實(shí)例是：苯乙稀、α-甲基苯乙稀、甲基苯乙 稀、乙基苯乙稀、丁基苯乙稀、二甲基苯乙稀、單氯苯乙稀、二氯苯乙稀、三氯苯乙稀、四氯苯 乙烯和五氯苯乙烯、溴苯乙烯、甲氧基-苯乙烯、乙酰氧基-苯乙烯、二乙烯基苯。優(yōu)選的乙 烯基芳香族單體是苯乙烯、α-甲基苯乙烯和二乙烯基苯。
[0087] 包含羧基的乙烯基單體可以選自丙烯酸和甲基丙烯酸的衍生物，比如酯、酸酐和 氯化物。
[0088] 乙烯基單體的實(shí)例是：馬來酸酐、馬來酰氯、衍生自具有從1個(gè)至8個(gè)碳原子的醇 的馬來酸酯、丙烯酸、丙烯酰氯、丙烯酸酐、衍生自具有從1個(gè)至8個(gè)碳原子的醇的丙烯酸 酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酰氯、甲基丙烯酸酐、衍生自具有從1個(gè)至8個(gè)碳原子的醇的甲基 丙烯酸酯。
[0089] 優(yōu)選的乙烯基單體是：馬來酸酐、丙烯酸和甲基丙烯酸。
[0090] 下文例證本專利申請(qǐng)的目的一本發(fā)明的代表性但非限制性實(shí)施例。
[0091] 作為比較實(shí)施例，實(shí)施例證現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)中已知的包含石墨烯的納米結(jié)構(gòu)聚合物 的以下合成方法的測(cè)試：
[0092] -苯乙烯和馬來酸酐-氧化石墨化合物之間的自由基聚合；
[0093] -在乙苯和石墨烯G2 (由CheapTubes公司供應(yīng)）的存在下在酸吸附于后者上之 后的苯乙烯的陽離子聚合；
[0094] -在氧化石墨的存在下苯乙烯和馬來酸酐之間的自由基聚合。 實(shí)施例
[0095] 使用由GraphitKropfmUhlAG公司供應(yīng)的石墨UF2用于以下實(shí)施例中描述的制 備。在表5中指示主要特征。還使用由CheapTubes供應(yīng)的石墨稀G2,其特征在表6中指 不。
[0096] 實(shí)施例1至3 :氧化石墨的制備（根據(jù)Hummers等人，J.Am.Chem. Soc. 1958, 80, 1339)。
[0097] 在配備有機(jī)械攪拌器、氣泡冷卻器和冰浴的三頸燒瓶中，在劇烈攪拌下將石墨UF2 懸浮在包含98 %硫酸和65 %硝酸的混合物中持續(xù)30分鐘。
[0098] 分成小份添加高錳酸鉀，從而確保溫度不超過10°C。將混合物留在攪拌下冷卻持 續(xù)30分鐘，用水浴使混合物的溫度達(dá)到40°C并且留在攪拌下持續(xù)30分鐘。添加去礦物質(zhì) 水并且將混合物留在攪拌下持續(xù)另外15分鐘。
[0099] 用冰浴冷卻混合物，并且通過分成小份添加蒸餾水和30%過氧化氫來分解過量的 高錳酸鹽。
[0100] 在微孔過濾器（過濾器在硝酸纖維素中，孔徑=5μπι)上過濾獲得的固體，首先用 5%鹽酸洗滌直到不再釋放硫酸鹽（用5%氯化鋇的溶液控制），并且然后用蒸餾水洗滌直 到達(dá)到中性。
[0101] 通過在真空下在烘箱中在80°c下加熱來使產(chǎn)物脫水。
[0102] 獲得表1中指示的氧化石墨。
[0103] 表 1
[0104]
[0105] 實(shí)施例4至7 :乙烯基單體-氧化石墨化合物的制備
[0106] 在配備有機(jī)械攪拌器、氣泡冷卻器和溫度計(jì)的1升三頸燒瓶中，通過在室溫下在 攪拌和輕氮?dú)饬飨陆]在超聲波?。ㄊ褂肂ranson裝置5200型號(hào)，40KHZ，200瓦特）中， 將氧化石墨分散在四氫呋喃中（約9小時(shí)處理）。
[0107] 在劇烈攪拌下并且在室溫下添加乙烯基單體和1M硫酸。
[0108] 通過用熱夾套加熱來使混合物達(dá)到沸點(diǎn)并且使其反應(yīng)持續(xù)8小時(shí)。
[0109] 冷卻混合物，蒸發(fā)溶劑并且用氮?dú)饬魇巩a(chǎn)物脫水。
[0110] 獲得表2中指示的化合物。
[0111]表 2
[0112] 實(shí)施例8 :將硫酸吸附在乙烯基單體-氧化石墨化合物上
[0113] 將3. 8g乙烯基單體-氧化石墨化合物在100ml單頸燒瓶中懸浮在30ml四氫咲喃 中并且添加2ml96%硫酸。
[0114] 使混合物經(jīng)受機(jī)械攪拌持續(xù)1小時(shí)，并且然后通過在真空下加熱除去溶劑。
[0115] 實(shí)施例9至12 :苯乙烯和用硫酸浸漬的乙烯基單體-氧化石墨化合物之間的陽離 子聚合。
[0116] 在用油流加熱的配備有機(jī)械攪拌器、溫度計(jì)和滴注漏斗的玻璃夾套反應(yīng)器中，將 在實(shí)施例8中制備的化合物懸浮在乙苯中。
[0117] 在攪拌下加熱懸浮液并且當(dāng)溫度達(dá)到35°C時(shí)，十分緩慢地逐滴添加苯乙烯。
[0118] 緩慢加熱懸浮液并且繼續(xù)滴注苯乙烯直到溫度多達(dá)55°C。此時(shí)，使反應(yīng)器夾套的 溫度和苯乙烯滴注兩者維持恒定，經(jīng)過約5分鐘的時(shí)段觀察到懸浮液的溫度上升，該溫度 達(dá)到71°C。使溫度在指示的值下保持恒定直到苯乙烯滴注結(jié)束（約20分鐘）。
[0119]在苯乙烯的滴注結(jié)束時(shí)，觀察到溫度降低至55°C，并且此時(shí)，從反應(yīng)器中除去聚合 物。
[0120] 通過將聚合物在真空下加熱至230°C持續(xù)30分鐘來除去溶劑和可能的殘留單體。
[0121] 獲得表3中指示的聚合物。
[0122] 圖1和圖2分別示出在實(shí)施例10中制備的分子量為從500道爾頓至1，000道爾 頓的范圍的聚合物P-SMAH-GRAF0X2-CAT的XRD衍射圖和在200nm的分辨率下的TEM顯微 鏡制圖。
[0123] 表 3
[0124]
[0125] 比較實(shí)施例1 :苯乙烯和馬來酸酐-氧化石墨化合物之間的自由基聚合
[0126] 在配備有機(jī)械攪拌器、溫度計(jì)和滴注漏斗的用油流加熱的玻璃夾套反應(yīng)器中，將 用氫氧化鈉中和的在實(shí)施例5中制備的3. 5g化合物MAH-GRAF0X2懸浮在150g苯乙烯中。
[0127] 在攪拌下將懸浮液加熱至125°C并且將其留在此溫度下持續(xù)5小時(shí)。
[0128] 通過將聚合物在真空下加熱至230°C持續(xù)30分鐘來除去溶劑和可能的殘留單體。
[0129] 圖3和圖4分別示出獲得的分子量為約600, 000道爾頓的聚