关键词： 二维纳米粉体   结构超滑   石墨烯   二硫化钼   异质结   涂层   轴承滚珠  

摘要： 目的针对工程规模生产的二维异质纳米粉体因强边缘效应和摩擦导致的复杂接触重构等问题,提出一种利用二维异质纳米粉体实现宏观超润滑的策略,分析摩擦界面二维材料的复杂接触重构现象,推动二维异质纳米粉体宏观超润滑的工程应用。方法通过掺入石墨烯边缘氧,削弱二维纳米材料边缘钉扎效应,促进二维异质纳米粉体发生异质结转化,并控制同质结-异质结转化,实现载荷和速度可调的宏观超润滑。结果相较于无氧掺入体系,石墨烯边缘氧可以诱导二维异质纳米片(石墨烯、MoS2)在轴承滚珠表面的分层组装和充分混合,制备出大量纳米尺度同质结和异质结共存的复合涂层。当与无定形碳薄膜组成摩擦副时,二维纳米复合涂层实现了载荷和速度可调的宏观超润滑(摩擦因数低至0.007)。分子动力学模拟结果显示,石墨烯边缘原子的活性较高,容易发生层间化学作用和边缘钉扎效应,而边缘氧钝化后可以有效削弱边缘钉扎效应。结论通过引入石墨烯边缘氧钝化技术,可以有效削弱边缘钉扎效应,促进二维异质纳米粉体到异质结的转化,调控同质结-异质结的转化,实现宏观超润滑,这为结构超滑的规模放大和工程应用提供了重要的技术途径。

关键词： 原子力显微镜   石墨烯材料   基底   测量模式   探针  

摘要： 原子力显微镜(AFM)是石墨烯材料结构形貌表征最常用的仪器,但AFM测试条件的选择和控制对于能否真实地反映石墨烯材料的结构形貌信息起着决定作用,由此对利用AFM用于石墨烯材料的厚度和粗糙度的测试条件进行研究。探究石墨烯材料厚度测量过程中的基底以及测量模式,并对自制的石墨烯单晶晶圆和氧化石墨烯(GO)纳米片的粗糙度测量过程中的探针类型进行探究。结果表明,石墨烯材料厚度测量过程中,最合适的基底是粗糙度较小的云母片,最合适的测量模式是扫描范围较大且和样品之间作用力比较小的峰值力轻敲模式;石墨烯材料的粗糙度测量过程中,为较真实地反映出石墨烯材料表面的细微结构,应选择曲率半径比较小的探针。

关键词： 碳纳米管   碳气凝胶   二氧化碳   石墨烯   铅笔芯   硝酸钾   金刚石   微观结构  

摘要： 例阅读下面科普短文。碳在地壳中的含量仅占0.027%,但碳家族相当庞大,除金刚石、石墨、C_(60)等常见成员以外,碳家族还有碳纳米管、石墨烯、全碳气凝胶,以及我们熟悉的碳的氧化物、碳酸盐和有机物等。石墨是制铅笔芯的原料之一,其微观结构如图1。在16世纪被发现后,石墨曾被误认为是含铅的物质。直到18世纪,化学家将石墨与硝酸钾共熔后产生二氧化碳,才确定了它是含碳的物质。

关键词： 微生物燃料电池   FeS_(2)/rGO   阳极修饰材料   功率密度  

摘要： 调整氨水用量(30,50,100,150μL),以氯化铁和还原氧化石墨烯(rGO)为主要原料采用水热法合成4种二硫化亚铁/rGO复合物[FeS_(2)(30)/rGO、FeS_(2)(50)/rGO、FeS_(2)(100)/rGO、FeS_(2)(150)/rGO)],滴涂在碳布电极表面制备FeS_(2)/rGO修饰碳布电极。以修饰碳布电极构建微生物燃料电池(MFCs)阳极,并在阳极溶液中添加活性大肠杆菌培养液,用作MFCs生物催化剂;以碳纸小片构建MFCs阴极,和阳极构成双室型MFCs,以考察MFCs的产电性能。结果表明,FeS_(2)/rGO为呈薄纳米片层结构的rGO与呈片状的白铁矿FeS_(2)和黄铁矿FeS_(2)的混合物或呈八面体结构的黄铁矿FeS_(2)自组装形成的微球,以其修饰碳布电极制成MFCs阳极后,产电功率得到不同程度的提高,其中以FeS_(2)(50)/rGO制得的MFCs阳极在1.0 mV·s^(-1)扫描速率下的最大功率密度可达2 984.8 mW·m^(-2),是rGO以及裸碳布所构建MFCs阳极的1.7倍和2.5倍。循环伏安和电化学阻抗谱测试结果显示,FeS_(2)(50)/rGO修饰的碳布电极的电活性面积较大,FeS_(2)(50)/rGO和活性大肠杆菌间的胞外电子转移效率较高,二者协同作用,提升了MFCs的功率密度。

关键词： 数字孪生   变压器故障   薄膜传感器   GA-BP  

摘要： 为了实现精度更高的变压器故障诊断,基于石墨烯材料传感器技术进行变压器的故障诊断研究。以NMOs修饰石墨烯材料为原材料进行4种薄膜气敏传感器的制备,并将其用于变压器的故障气体采集;使用基于GA-BP神经网络的预测模型作为变压器故障诊断模型,并通过数字孪生可视化技术进行展示。试验结果表明,分别以ZnO-rGO、CuO-GO-CuO、SnO_(2)-GO-SnO_(2)-Ag为原材料制备的气敏薄膜传感器对变压器故障气体中的CH4、H2和C2H2具有良好的敏感性,分别达到了12.11%、10.05%和16.14%;使用设计的基于GA-BP神经网络的预测模型进行故障气体浓度预测时精度较高。

关键词： 导电石墨烯   乙炔炭黑   丁腈橡胶   导电性能   拉伸强度  

摘要： 以导电石墨烯和导电炭黑为功能填料,以丁腈橡胶(NBR)为基胶,制备出导电性能较好的导电橡胶材料。以导电石墨烯为变量设计了6种不同的组分,开展了复合材料塑性、硫化性能、基本性能、力学性能、老化性能、高温性能性能、导电性能和电磁屏蔽效能实验,探究了加入导电石墨烯对导电炭黑/丁腈橡胶复合材料性能的影响规律。结果表明,在导电炭黑/丁腈橡胶复合材料中加入导电石墨烯,可提高复合材料的导电性,使之作为导电橡胶使用,如填充3份以上(质量份)石墨烯,材料具有一定的电磁屏蔽功能;也能降低复合材料的硫化时间,降低生产成本;导电石墨烯的添加对丁腈橡胶复合材料的热氧老化性能影响较大,但对高温性能影响较小;另外,导电石墨烯的添加会降低复合材料的力学性能,拉伸强度和撕裂强度降低率分别为7%和7.4%。在后续的研究中,将针对导电石墨烯在橡胶中的分散情况进行研究,改善其与橡胶材料的相容性。

关键词： 氧化石墨烯   聚苯胺   氟硅丙乳液   复合涂层   防腐蚀  

摘要： [目的]为了提高丙烯酸酯乳液涂层的防腐蚀性能,需在乳液聚合时引入功能单体,并在乳液中添加功能填料,以阻止腐蚀介质的侵入。[方法]以甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)、乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)及苯胺(Ani)为功能单体,通过无皂乳液聚合法制备了氟硅丙烯酸酯-苯胺共聚乳液(FSiAc-Ani);再以木质素磺酸钠为改性剂,制备了磺酸改性氧化石墨烯(SO_(3)H-GO)。在Q235钢表面制备了磺酸改性氧化石墨烯/氟硅丙-苯胺共聚乳液(SO_(3)H-GO/FSiAc-Ani)复合防腐蚀涂层。探讨了改性GO的种类、用量及不同的复合方法对复合涂层性能(尤其是防腐蚀性能)的影响。[结果]当SO_(3)H-GO用量为1.25%(相对于FSiAc-Ani乳液的质量)时,SO_(3)H-GO/FSiAc-Ani复合涂层的干、湿附着力均为0级,吸水率为1.78%,水接触角为96.56°,低频阻抗模值最大,腐蚀电位最正,腐蚀电流密度最小。[结论]相比于单纯共混的硅烷改性氧化石墨烯/聚苯胺/氟硅丙乳液(Si-GO/PANI/FSiAc)和磺酸改性氧化石墨烯/聚苯胺/氟硅乳液(SO_(3)H-GO/PANI/FSiAc)复合涂层,SO_(3)H-GO/FSiAc-Ani复合涂层对Q235钢具有更优异的防腐蚀性能。

关键词： 氧化石墨烯   水泥基   力学特性   微观机理   纳米材料  

摘要： 氧化石墨烯(Graphene Oxide,简称GO)是石墨烯的衍生物,因其上官能团增多而具备更为活泼的性质。水泥基材料作为目前使用范围最广的建筑材料,其性能的优化一直是研究者们关注的重点。而GO为一种特殊的纳米材料,因其独特的物理和化学性质,被广泛应用于水泥基材料的改性研究中。这些研究主要集中在GO的制备、分散及其在水泥基材料中的应用效果等方面。这种新型复合材料不仅克服传统水泥基材料的一些固有缺陷,在力学、耐久性等方面展现出显著的优势。

关键词： graphene   gold resources recovery and reuse   solar steam evaporator   sustainable development  

摘要： A solar steam evaporator provides a sustainable and efficient alternative water purification solution to address the global freshwater *** efforts have made significant advances in maximizing its water evaporation rate,but no single evaporator has all the properties necessary for practical point-of-use application,including a high efficiency for generation of drinkable water,an excellent portability critical for on-site water purification,good washability for mitigating evaporator fouling,and good *** report a strategy to produce a high-performance photothermal material for point-of-use water *** simultaneously incorporating graphene and gold particles grown from recycled electronic waste in a mechanically strong sponge,we achieved highly efficient water purification under realistic *** addition to a high evaporation rate(3.55 kg/m^(2)/h under one-sun irradiation)attributed to a control of atomic structure of graphene and the size-dependent surface plasmon resonance of gold nanoparticles,it is portable which can be folded,vacuum compacted,dried and rehydrated without compromising *** also allows repeated washing to remove contaminant fouling so that it can be *** evaporator transforms various types of contaminated water into drinkable clean water,and can be mounted at any angle to optimize the incident solar ***,the assembled steam evaporator device could gain purified water meeting the World Health Organization drinking water standards with a high evaporation rate of 9.36 kg/m^(2)/h under outdoor sunlight.

关键词： 聚偏氟乙烯   石墨烯   中空纤维膜   无溶剂法   β晶型  

摘要： 为了解决在纺丝制膜过程中有机污水排放问题,采用无溶剂法制备聚偏氟乙烯(PVDF)/石墨烯(GE)中空纤维膜。将PVDF、GE和功能粒子熔融共混制备初生中空纤维膜,利用后拉伸和GE协同作用重新设计PVDF晶体结构,探究不同拉伸比对中空纤维膜晶型转变和力学性能以及渗透性能的影响,观察不同拉伸比中空纤维膜的表面形貌,并利用一系列仪器测试了膜的孔径分布、力学性能和渗透性能。结果表明:制备的PVDF/GE中空纤维膜内部存在α晶型向β晶型转变,拉伸后GE在中空纤维膜内部形成石墨烯通道,拉伸比越大,内部晶型转化越多,中空纤维膜的力学性能和渗透性能越好;当拉伸比达到100%时,中空纤维膜的断裂强度可达37.8MPa,内部β晶型含量为68.64%,煤油通量可达965.64L/(m^(2)·h)。