关键词： Pickering乳液   石墨烯   气凝胶   碳纳米管   光热-吸附  

摘要： 以氧化石墨烯(GO)、羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs/COOH)为原料制备Pickering乳液,并以其为软模板合成具有“液滴状”孔道结构和大孔隙体积的碳纳米管/石墨烯复合气凝胶(CNTs/STRGA)。通过引入MWCNTs/COOH的方式,提高材料的光热转换性能。调整GO与MWCNTs/COOH的质量比、油水比、水热还原时间,得到一系列不同性质的CNTs/STRGAs。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱仪(Raman)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对所制备的材料进行表征。采用紫外-可见-近红外分光光度计、微机控制电子万能试验机评价材料的吸光能力和机械性能。结果表明,MWCNTs/COOH能显著提高材料的吸光度(95.2%)和光热转换性能,材料上表面通过光热转换可升温至130℃,材料的光热-吸油速率会明显提升,可达6.88g/(g·min),其吸附容量可达130.66g/g。

关键词： 水性富锌涂料   石墨烯   电化学保护   集装箱  

摘要： 为改善现用水性环氧富锌涂料对铁基材的电化学保护性能,需提高富锌涂层的导电性,且不能影响配套涂层的长期防腐性能。通过提高配方中的颜料体积浓度(PVC),同时添加适量的高性能石墨烯浆料,制备了一种具有优良电化学保护性能和防腐性能的水性环氧石墨烯富锌涂料。在配方PVC调整到55%,高性能石墨烯水浆质量分数为3%的情况下,所制备的水性环氧石墨烯富锌涂层的综合性能最好,其配套涂层经中性盐雾试验2000 h后依然具有良好的附着力,加速线附近起泡和扩蚀现象较现用产品有明显改善,划线处单向扩蚀≤1.5 mm。在保证涂层附着力的前提下提高配方PVC,添加适量的高性能石墨烯浆料,提升了锌粉的利用效率,改善涂层电化学性能的同时兼顾了涂层综合性能的提升,全面改善整体配套的防腐性能,延长了配套涂层使用寿命。

关键词： 三维Ni(OH)_(2)/石墨烯   协同组装   高性能电极薄膜  

摘要： 通过电化学剥离协同制备了3D Ni(OH)_(2)/石墨烯复合电极薄膜材料,高品质石墨烯均匀地生长在三维Ni(OH)_(2)表面,电化学性能测试表明,在2 m A/cm^(2)电流密度条件下,该电极薄膜具有优异的比电容(266 m F/cm^(2)),经过1万次的连续充放电循环测试仍然保留94.1%的容量性能。该方法为大规模生产新型高性能电极薄膜材料提供了一个简单的制备策略。

关键词： 颠覆性技术   创新生态系统   产业技术   价值网络分析  

摘要： 各国在颠覆性技术上和未来制高点上的竞争很大程度上变成了产业创新生态系统的竞争。以具有颠覆性的石墨烯产业为典型案例,采用价值网络分析方法,对颠覆性技术形成产业的创新生态系统结构、互动关系和形成机制进行研究。结果发现:颠覆性技术形成产业的创新生态系统在结构上是具有参差交错的复杂结构关系的动态的、开放的复杂自适应系统,进一步可细分为核心层、辅助层、环境层,多元创新主体及创新种群之间互动协同;创新主体集聚、相互作用以及创新资源集聚和流动驱动石墨烯产业创新生态系统的形成。未来应将创新生态系统这一创新范式上升至国家战略层面,针对颠覆性技术形成产业的不同阶段制定不同政策,从创新生态系统的视角分阶段考虑如何充分发挥各类主体的作用,助推颠覆性技术形成产业。

关键词： 石墨烯   热导率   拉曼法   热桥法   声子   应用  

摘要： 石墨烯以其独特的结构和优异的导热性能引起研究者的广泛关注。石墨烯作为一种具有较高热导率的二维材料,在含能材料、电池材料、导热复合材料等领域都有重要应用。石墨烯导热的理论和实验研究有助于加强对固体导热机制的理解,可以为能源技术、电子器件热管理和散热技术的发展及高效导热材料的设计提供参考。近年来,有较多关于石墨烯热导率的报道,对石墨烯热导率报道进行总结有利于相关研究人员更好地开展工作。本文对石墨烯热导率的测试方法、影响因素及应用现状进行了总结。首先介绍单层石墨烯、少层和多层石墨烯及石墨烯基复合材料热导率测试方法,包括拉曼光谱法、热桥法、激光闪射法和3ω法。然后总结石墨烯热导率的理论研究成果,介绍石墨烯本征热导率的影响因素,如尺寸、层数和缺陷等对热导率的影响。随后归纳总结石墨烯导热材料在含能材料、电池材料和改性复合材料中的应用情况。最后,对石墨烯导热的研究进行了总结,提出目前石墨烯导热研究中的问题和挑战,并且对未来可能的发展方向作出展望。

关键词： 复合涂层   褐土色   低红外发射率   力学性能   石墨烯   邻苯二甲酸二辛酯  

摘要： 以环氧树脂为黏合剂,片状Cu粉为功能颜料,石墨烯和邻苯二甲酸二辛酯(DOP)为界面结构改性剂,制备得到了一种具有良好综合性能的褐土色低红外发射率涂层。系统研究了片状Cu粉添加量(质量分数)、石墨烯添加量(质量分数)及DOP添加量(质量分数)对涂层微结构、发射率、光泽度及力学性能的影响规律。结果表明:合适的片状Cu粉添加量可以构建出表面结构规整、颜料分散均匀、片状Cu粉定向与涂层表面平行的微观结构,从而使涂层实现较低的发射率性能。石墨烯改性可提高涂层的致密度,减少由树脂填充的空隙,从而可进一步降低涂层的发射率。黑色石墨烯改性可明显强化涂层对可见光的吸收作用,从而降低涂层的光泽度。另外,利用石墨烯固有的高强度及高韧性特点,可改善涂层的柔韧性和耐冲击强度。DOP可通过减弱环氧树脂分子间作用力和增强分子链的移动性来提高涂层的塑性和韧性,从而可明显改善涂层的柔韧性和耐冲击强度。当涂层中片状Cu粉、石墨烯和DOP的添加量分别为40%、8%和7%时,所制备的褐土色涂层具有最佳的发射率(0.222)、光泽度(20.4)、附着力(1级)、柔韧性(2mm)及耐冲击强度(50kg·cm)性能。

关键词： 超声处理   纳米流体   石墨烯   分散稳定性   传热强化  

摘要： 降阻煤油在流动过程中存在传热恶化现象。为降低高聚物添加剂带来的传热热阻,在降阻煤油中添加高导热性的纳米石墨烯和分散剂制备稳定的纳米流体,并分别研究了分散剂种类和添加量以及石墨烯纳米颗粒添加量对纳米流体稳定性和传热性的影响规律。结果表明:油胺作为分散剂对纳米颗粒的分散效果优于聚乙烯吡咯烷酮,且当油胺添加质量分数大于2%时,可在15 d内维持纳米流体的均一状态,无分层现象。添加石墨烯纳米颗粒后的流体比热容和导热系数相较于降阻煤油本身均有提升,且在质量分数0.09%的石墨烯纳米颗粒添加量下,所形成的纳米流体比热容相比于降阻煤油提高了8.04%。当纳米颗粒质量分数为0.05%~0.60%时,纳米流体导热系数仅提高约2%。以传热系数为衡量标准,所形成的纳米流体相较于降阻煤油的传热系数增强了21%。

关键词： 站立式石墨烯   化学气相沉积   VG生长机理   柔性传感  

摘要： 站立式石墨烯(vertical graphene,VG)是一种纵向生长的石墨烯材料.它一方面具备石墨烯诸多物理化学性质,另一方面由于片层取向与衬底垂直,具有丰富锐利的边缘和巨大的比表面积,故而具有独特的性能优势,在新能源、传感器、半导体等领域展示出巨大的应用潜力.目前,人们已经开发出多种制备VG的方法,其中化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)法有利于大面积生长和器件化,逐渐成为主要方法之一.VG的CVD生长过程可分为形成缓冲层、石墨烯成核、片层垂直生长三个阶段,其独特的站立式结构是电场、温度场、衬底催化等作用的复杂结果.目前,VG已经应用于新型电源、高灵敏传感器、生物医疗技术、柔性可穿戴电子等领域.但由于需要较高的环境温度或催化性衬底才能形成,因此VG在可穿戴设备、柔性电子等场景的应用发展较慢.作者认为在柔性衬底表面实现VG的低温生长将成为该领域的重点突破方向。本文从VG的结构与性质、形成机理、生长技术以及应用进展四个方面综述其研究现状,并对其生长技术和应用的发展趋势进行展望.

关键词： 碳纤维   氧化石墨烯   化学接枝   吸波性能   水泥  

摘要： 采用“grafting to”化学接枝法将碳纤维通过化学键键合接枝到碳纤维表面,制备氧化石墨烯接枝碳纤维跨尺度增强体(CF-GO)。通过测试碳纤维和CF-GO的单丝电导率和电磁参数,研究了接枝氧化石墨烯对碳纤维电磁学特性的影响。结果表明,与碳纤维相比,CF-GO的单丝电导率有所降低,但CF-GO的复介电常数实部、虚部和介电损耗角正切均有所增大。接枝氧化石墨烯可增强碳纤维的介电损耗能力,但对碳纤维的磁损耗能力没有影响。在0~18 GHz范围内,CF-GO的阻抗匹配率和衰减常数整体上较碳纤维大,其吸波性能更佳,碳纤维在高频段表现出较好的吸波性能。

关键词： 粘弹性   石英晶体微天平   芯片   铜离子   聚电解质膜   自组装  

摘要： 土壤-地下水污染威胁用水安全和人民健康。石英晶体微天平(QCM)可发展为土壤-地下水污染的现场快速评估技术。本研究构建了氧化石墨烯(GO)/聚电解质自组装膜改性QCM传感芯片,以提高电极选择性和灵敏度,并探究溶液离子强度和pH对重金属富集的影响。聚乙烯亚胺(PEI)和羧甲基壳聚糖(CMC)是2种水溶性高分子聚电解质,可利用其分子间静电引力层层自组装构建多层聚电解质膜,并通过QCM的频率-耗散曲线实时检测组装过程中膜质量和粘弹性的变化。研究发现在自组装过程中膜质量随组装层数呈“指数型”增加,而膜粘弹性却呈现“振荡型”变化,表明膜构象发生交替变化。带正电的PEI表面比带负电的CMC表面更利于GO负载,且负载量随膜层数增加而增加。利用电子显微镜和原子力显微镜观察到GO的沉积方式包括平面单层沉积和多向多层沉积,且膜表面呈现卷曲粗糙的形貌特征。聚电解质膜层数影响Cu^(2+)的吸附容量,其中GO负载的三层聚电解质自组装膜(GO-PEI/CMC/PEI)吸附容量最高,但需更长时间达到吸附平衡,80 min仍无法平衡。GO-PEI/CMC/PEI对低浓度Cu^(2+)、Zn^(2+)、Cd^(2+)都具有较好的富集效果。Cu^(2+)的结合方式包括通过静电引力形成的可逆吸附和通过配位络合形成的不可逆吸附,且随离子强度增加,配位络合逐渐占主导。溶液pH降低导致膜内分子所带正电荷增加,可能通过静电斥力造成多层膜溶胀而暴露更多结合位点,从而增加Cu^(2+)的富集量。本研究结果表明GO/聚电解质自组装膜改性芯片可提高对重金属离子的富集效果,但会受溶液离子强度和pH的影响。基于改性QCM传感芯片对污染物的富集检测需考虑溶液理化性质的影响。本研究为进一步发展QCM芯片用于原位重金属污染浓度快速检测提供有力支撑。