【摘要】 聚乙烯（PE）是最重要的商业聚合物材料之一。在PE家族中，低密度PE因其成本低、柔韧性好而在我们的日常生活中有着广泛的应用。

聚乙烯（PE）是最重要的商业聚合物材料之一。在PE家族中，低密度PE因其成本低、柔韧性好而在我们的日常生活中有着广泛的应用。当加入碳基纳米填料时，可以生产具有改进的机械、电气和热性能的PE复合材料。这些PE纳米复合材料在静电荷耗散材料、半导体层、热管理材料和阻气材料等应用方面具有潜力。在这些碳基纳米填料中，石墨烯因其优异的机械、电学、热学和阻隔性能以及巨大的表面积而增长最快。

 

影响石墨烯/聚合物复合材料性能的关键因素是微观结构，包括所得复合材料的相对自由体积分数（fr），以及石墨烯与聚合物基体之间的界面相互作用（β）。由于β决定了石墨烯的色散状态，它对石墨烯的应力色散和声子散射有显着影响。此外，fr决定了传输性能，例如电导率、热稳定性和气/液阻隔性能。虽然石墨烯/PE复合材料的开发取得了重大进展，并获得了具有优异机械、电学和热学性能的高性能复合材料，但报道较少关于微观结构（fr和β），以及这些参数与石墨烯/PE纳米复合材料性能之间的相关性。

 

微观结构的定量表征对于在聚合物纳米复合材料中建立结构-性能关系是最理想的。在这项工作中，研究了石墨烯对所得石墨烯/聚乙烯(PE)复合材料的微观结构、机械、电学和热性能的影响。为了揭示石墨烯/PE复合材料的结构-性能关系，特别是fr和β，采用正电子湮没寿命光谱（PALS）对其进行定量描述.相对自由体积分数fr很好地解释了表面电阻率、熔化温度和热稳定性的变化，拉伸强度和热导率的变化与界面相互作用强度β的结果吻合良好。结果表明，fr和β对所得石墨烯/PE复合材料的性能有显着影响，并揭示了对性能的影响。