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聚氨酯具有良好的保溫、隔音、抗震效能，因而被廣泛用於汽車、建築、包裝、傢俱、家電以及服裝等眾多領域中。隨著時間的推移，聚氨酯的用量還在逐年增加，預計到2025年其市場規模將達到931億美元。為了更好地滿足市場需求，同時拓展聚氨酯的應用，對聚氨酯進行改性，以獲得輕量化、高效能的聚氨酯複合材料成為當前市場的熱點。
石墨烯在穩定性、機械柔韌性、導電性、比表面積等方面效能優異，將石墨烯與其他材料進行復合往往能夠得到具有獨特、優良效能的複合材料。將石墨烯與聚氨酯結合顯然也會碰撞出精彩的火花。
最近幾年，國內外在研究石墨烯-聚氨酯複合材料方面樂此不疲，獲得了眾多效能優異的複合材料，有效擴大了聚氨酯的應用，使聚氨酯牢牢坐穩“第五大塑膠”的交椅。
- 輕質高效能複合泡沫
石墨烯擁有超高的比表面積和強度，透過石墨烯改性聚氨酯能夠使聚氨酯泡沫的密度降低近30%，同時有效提升材料強度，實現了聚氨酯泡沫的輕量化和強度增加。2018年，福特公司開發了一種“石墨烯增強聚氨酯泡沫”，將其應用到野馬等汽車上，不僅降低了10%的部件重量，而且使噪音降低17%、機械效能增強20%、耐熱性提高30%。
- 高效太陽能吸熱材料
透過石墨烯改性聚氨酯複合材料，能夠有效提升材料的吸光效能，藉助聚氨酯本身的保溫性，得到高效的太陽能吸熱材料，在海水淡化、太陽能發電方面潛力巨大。我國學者製備得到的一種石墨烯/聚氨酯複合材料，其太陽能光熱效率在80%以上，將其作為光接收器，可實現高效太陽能蒸發發電。最近，國外開發出一種多孔氧化石墨烯聚氨酯奈米複合材料，在理想狀態下其太陽能熱效率高達96.5%，能夠穩定地蒸發水分，是一種理想的海水淡化材料。
- 高效能吸油複合海綿
石油洩漏是造成海洋環境汙染的罪魁禍首之一，其處理十分困難，藉助石墨烯-聚氨酯複合材料則能夠有效應對該問題。透過在聚氨酯海綿中新增石墨烯能夠得到高效能吸油複合海綿，該材料可以在10秒內吸收自身重量700倍的油分，並且擁有99.99%的分離效率，能夠重複使用，在應對石油洩漏、油水分離等方面的應用前景良好。
- 高靈敏感測材料
在聚氨酯棉中塗覆石墨烯可以得到一種具有高壓感的柔性複合材料，能夠用於壓力感測器中，有效提升感測器的靈敏度。有研究表明，在一些低成本、低靈敏度的壓力感測器上使用該複合材料，能夠有效提升感測器的靈敏度，達到電子應用所需量級，同時其耐用性也顯著提升，在使用1萬次後依然可以穩定輸出訊號。可見，這種高靈敏感測材料對於降低感測器成本、提升靈敏度以及耐用性的幫助巨大，在感測器市場中大有可為。
除了上述應用之外，石墨烯聚氨酯複合材料還可被用於電磁干擾遮蔽、消音、自修復以及藥物載體等眾多領域中。可以看出，透過石墨烯改性聚氨酯能夠得到效能優異的複合材料，有效提升了傳統聚氨酯產品的效能，使聚氨酯得到了更加廣闊的應用。
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