关键词： 石墨烯   冷喷涂   阳极氧化   耐磨性   自润滑   复合涂层  

摘要： 目的增强冷喷涂铝合金-阳极氧化复合涂层的耐磨性能,充分利用二维层状石墨烯优异的润滑特性,探究石墨烯对复合涂层相关性能的作用机理。方法采用超声分散和磁力搅拌的方法,利用铝粉的还原性将氧化石墨烯原位还原为还原氧化石墨烯(rGO),将其包覆在7075Al合金颗粒的表面,通过冷喷涂和阳极氧化的复合工艺将铝合金的阳极氧化工艺“移植”到钢材表面,制备出7075Al-AAO和G/7075Al-AAO两种复合涂层。通过扫描电子显微镜SEM、X射线衍射、X射线能谱、拉曼光谱等手段分析涂层的形貌、成分、结构,开展涂层的硬度和摩擦磨损试验,最后通过SEM、3D激光共聚焦法观察磨痕形貌,并计算磨损率。结果7075Al-AAO涂层的硬度为208.1HV0.1,而G/7075Al-AAO涂层的硬度为319.1HV0.1,相较于经石墨烯改性前涂层的硬度提高了53.3%;G/7075Al-AAO涂层表现出更低的磨损率(4.42×10^(–4)mm^(3)·N^(–1)·m^(–1))和更小的摩擦因数(约为0.2),其磨损率相对于改性前涂层降低了近45%,摩擦因数仅为改性前涂层的1/2。结论经过石墨烯包覆改性与复合工艺处理后制备的G/7075Al-AAO涂层具有更高的硬度,更优异的减摩和耐磨性,这归因于原位转移并均匀分散于阳极氧化膜中的rGO增强了涂层的致密性和结合力,同时发挥了高强度和润滑减摩特性。石墨烯原位包覆改性及冷喷涂复合阳极氧化技术对高性能铝基耐磨涂层制备具有技术指导意义。

关键词： 氧化石墨烯   漆酶   综合性实验   电催化性能   双氧水还原  

摘要： 针对当前物理化学实验教学实践中存在的内容陈旧、技术和测试手段单一以及教学目标与研究前沿热点脱节等缺陷,提出新的学科交叉性物理化学实验,以替换现行的技术单一的验证性实验。通过此实验的开设,培养学生综合运用光谱学和电化学技术评估酶分子与载体各基元间相互作用对固酶石墨烯复合物电子迁移以及电催化效能的影响,并掌握相关理论要点和数据处理方法。该实验与光电化学传感器研究前沿密切相关,实施难度较低且具有可操作性。该实验目的在于分析和评估固酶电极的直接电化学行为和电催化氧还原性能。

关键词： 碳捕集   氧化石墨烯   分子模拟   CO_(2)   烟道气  

摘要： 利用分子动力学模拟方法探究了CO_(2)被氧化石墨烯(GO)吸附的微观机理.设计了带有纳米孔洞的双层GO膜,模拟了从烟道气中将CO_(2)吸附并分离出来的过程.结果表明,GO对CO_(2)的吸附主要依靠静电相互作用.CO_(2)平行靠近GO膜上未被氧化区域或者环氧基时,静电相互作用使得CO_(2)被吸附.CO_(2)靠近羟基时,CO_(2)中氧原子能够与羟基上的氢原子形成氢键,使得CO_(2)被吸附.GO膜能够有效地将CO_(2)和N_(2)分离开来,全C修饰的GO膜允许两种气体分子顺利通过,并且对渗透进来的CO_(2)具有较好的吸附效果,能将两种气体分离开来.有H原子参与修饰的孔洞边缘会减小孔洞的物理尺寸,抑制气体分子通过.全N修饰的GO膜会明显抑制N2分子透过,提高对CO_(2)的选择性.这些成果对GO更高效地应用于捕集烟道气中的CO_(2)有重要指导意义.

关键词： 连续体束缚态   石墨烯   光吸收调制   图像显示  

摘要： 在单层二维(2D)材料中实现完美吸收对于新一代片上集成光子元器件至关重要.然而,基于表面等离子体共振和法布里-珀罗腔的完全吸收机制存在着调谐能力差,稳定性低以及制备过程复杂等问题.连续体中的束缚态(BICs)被认为是增强光-物质相互作用的理想平台.为此,本文提出了一种在近红外区域支持对称保护的BIC(SP-BIC)的全硅超表面,打破超表面的面内对称性使其转换成具有非凡Q因子的准BIC(qBIC)模式,此时将单层石墨烯引入以组成临界耦合吸收系统.在不改变结构参数的情况下,仅通过控制入射波的偏振角实现了93.8%的光吸收调制效率.基于此石墨烯-超表面理想吸收体,实现了光学数字“0-1”开关和超表面图像显示功能,有望为新一代片上集成光学元器件提供理论指导.

关键词： 石墨烯   新质生产力   中国—东盟命运共同体  

摘要： 发展新质生产力是推动高质量发展的内在要求和重要着力点。石墨烯从发现至今仅有20年的历史,被誉为“新材料之王”。石墨烯以其独特的物理、化学性质和显著的远红外辐射特性,逐步应用于卫生健康领域,成为推动该领域高质量发展的新质生产力。我国拥有自主研发的纯石墨烯发热膜技术,在卫生健康领域实现了“0”到“1”的跨越式应用,石墨烯相关专利、论文和产品处于全球领先水平。广西壮族自治区作为中国与东盟国家交流合作的前沿和重要窗口,在卫生健康合作方面具有独特的区位优势。本文旨在新质生产力框架下,继续推动石墨烯技术在卫生健康领域实现突破性进展,加强中国—东盟及其他国际同行在石墨烯基础研究、应用研发、产业化进程等方面的交流与合作,为服务及共筑中国—东盟命运共同体大健康产业提供新的发展路径和模式。

关键词： 氧化石墨烯   热重分析法   石墨烯溢出  

摘要： 本研究探讨了升温速率对氧化石墨烯热重分析(TGA)的影响。实验结果表明,在5℃/min和7℃/min的升温速率下,氧化石墨烯的TGA测试结果稳定,未发生样品溢出,且升温速率对测试结果的影响不显著。然而,当升温速率增至8℃/min时,出现了样品溢出现象。因此,建议在室温至300℃的区间内,采用2℃/min至7℃/min的升温速率,其中5℃/min为推荐值。在300℃以上,升温速率可以提高至10℃/min至15℃/min,直至1000℃。这种分段升温策略有效防止了样品溢出,确保了测试结果的准确性,并为氧化石墨烯的热稳定性评估提供了可靠的数据支持。This study aims to investigate the impact of heating rates on the thermogravimetric analysis (TGA) of graphene oxide (GO). The experiments indicated that when the heating rate was set to 5˚C/min and 7˚C /min, the TGA process of GO was stable, with no sample overflow observed, and the effect of different heating rates on the results was negligible. However, at a heating rate of 8˚C /min, sample overflow occurred. Therefore, it is recommended to use a constant heating rate of 2˚C/min to 7˚C/min for the phase from room temperature to 300˚C, with 5˚C/min being the preferred choice. Beyond 300˚C, the heating rate can be increased to 10˚C/min to 15˚C/min, up to 1000˚C. This segmented heating strategy effectively prevents sample overflow, ensures the accuracy of the test, and provides reliable data support for the assessment of the thermal stability of graphene oxide.

关键词： 煤基新材料   石墨烯   文献计量   发展趋势分析   研究热点  

摘要： 运用文献计量学方法,以1992—2023年Web of Science核心数据库的煤基新材料—石墨烯领域的英文文献为研究对象,从定性和定量2个维度分析全球煤基新材料—石墨烯领域的研究热点及未来发展趋势。研究表明:从发文量来看,全球学者对煤基新材料—石墨烯领域的关注度持续增加,近年来中国已超越美国成为该领域全球发文量最多的国家;从研究机构来看,中国科学院已成为发文量最多的机构,但未来高校仍需加大与企事业单位的合作力度;从研究热点来看,对煤基新材料—石墨烯领域的研究热点主要集中在基本原理、原料来源、制备技术、应用途径等方面。

关键词： 光谱学   傅里叶红外光谱仪   石墨烯光电探测   光电流  

摘要： 傅里叶变换红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectrometry,FTIR)分析技术凭借其在红外波段中高灵敏度和高分辨率的表征能力,已经成为药物开发、材料研究、化学分析等领域最重要的光谱学表征手段之一。随着综合探测技术的不断进步,FTIR面临着进一步提升光谱分析能力以及轻量化、集成化的发展需求。基于石墨烯的光电探测器具有超宽谱的光电响应范围、超快的光电响应速度、微米级的探测器特征尺寸以及与其他材料耦合的高兼容性,在高性能集成化FTIR光谱仪技术开发中表现出极大的应用潜力。利用高精度纳米位移台取代复杂的参考光路,结合石墨烯光电探测器,实现了基于石墨烯光电探测的无参考光束FTIR光谱仪。通过实验进一步验证了无参考光束FTIR光谱仪的宽波段表征能力,实现了0.6 cm^(−1)的光谱分辨率和40 dB的信噪比,并准确表征了聚二甲基硅氧烷(PDMS)的特征吸收峰。研究结果证明了基于石墨烯光电探测的无参考光束FTIR光谱仪在提高光谱分析能力以及实现设备轻量化方面的优势,为FTIR分析技术提供了更具优势的开发与优化途径。

关键词： 石墨烯   碳纳米管(CNT)   界面调控   镁基复合材料   原位反应   缺陷  

摘要： 碳纳米材料(石墨烯、碳纳米管)具有卓越的机械性能、优异的热力学稳定性和导电性,被认为是金属基复合材料的理想增强体。将碳纳米材料与镁合金复合,能够解决镁合金强度低、硬度低和模量低等问题。然而,由于镁与碳纳米材料不发生化学反应且润湿性能差,导致镁与碳纳米材料增强体的界面强度低,限制了增强体性能的发挥。利用界面调控物质改善复合材料界面结合强度是一种常用的方法。本文主要介绍碳纳米材料增强镁基复合材料的制备方法及界面调节材料的种类,着重讨论界面调节物质添加到复合材料中的方法,界面调节物质分别与增强体和基体的界面结合情况及其改善复合材料界面结合强度的作用机理。

关键词： 界面水蒸发   隔离式   SiO_(2)砂芯   自清洁表面  

摘要： 为了提高海水蒸发光热转换效率,设计了一种蘑菇形隔离式水蒸发装置。“菌盖”由聚四氟乙烯(PTFE)/石墨烯/砂芯组成,“菌柄”为细海绵柱。利用该水蒸发装置进行光热界面水蒸发实验。实验结果表明,在2个太阳光强度照射下海水单位面积蒸发速率达到了1.57 kg/(m^(2)·h),并且保持了相对较好的稳定性;PTFE的疏水性阻止盐晶在加热层表面析出,保证了石墨烯的光热转换效率。该实验可培养学生将理论知识用于实验研究的能力。