关键词： 石墨烯-铜复合材料   电导率   三维微孔结构   载荷强度  

摘要： 石墨烯-铜复合材料具有广阔的应用前景。然而,具有超高导电性的石墨烯-铜复合材料仍未成功开发和应用。本研究利用铜粉烧结内部形成三维微孔,并通过化学气相沉积(CVD)法合成石墨烯-铜异质结构。将其挤压成直径为4 mm的铜-石墨烯复合线材,测量了其在室温和高温下的电导率,获得了导电率(101.0%IACS)高于国际退火铜(100%IACS)的铜-石墨烯复合材料,且石墨烯-铜复合导线的高温载流量比纯铜线高5.45%。本研究为获得超高导电性铜基复合材料提供了新的思路。

关键词： 团队开发   蒙特利尔大学   石墨烯   碳原子   化学气相沉积   论文发表   《自然》杂志   加拿大  

摘要： 石墨烯被称为“21世纪的神奇材料”。自2004年发现以来,这种单层碳原子材料一直因其众多独特性能而备受推崇。但目前大量生产的石墨烯有个缺点:质量不高。现在,美国哥伦比亚大学和加拿大蒙特利尔大学联合研究团队开发出一种新方法,利用无氧化学气相沉积(OF-CVD)法来净化石墨烯,从而大规模生产高质量石墨烯。相关论文发表在2024年5月29日的《自然》杂志上。

关键词： 单脉冲   氧化石墨烯   Ni基复合镀层   微观结构   耐磨损性能  

摘要： 本研究利用单脉冲电沉积技术在Q235钢表面制备了一种新型的Ni基减摩耐磨三元复合镀层,首先通过研究氧化石墨烯(GO)浓度对Ni-纳米TiC基复合镀层形貌、镀速及硬度的影响确定了最佳的GO添加量,然后利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)和X射线光电子能谱仪(XPS)等设备对三元复合镀层的结构进行了表征。最后与Ni-纳米TiC复合镀层等进行了对比,研究了三元复合镀层的硬度及耐磨损性能。结果表明:镀液中GO的最佳质量浓度为200 mg/L。此时,Ni-纳米TiC-GO复合镀层的表面均匀致密,粗糙度值Ra=3.087μm。XRD和拉曼光谱等分析结果表明纳米TiC和GO成功复合到Ni基镀层之中。Ni-纳米TiC-GO复合镀层的硬度为726.3HV,约是Ni-纳米TiC复合镀层(463.8HV)的1.5倍。Ni-纳米TiC-GO复合镀层的平均摩擦系数为0.108,相比于Ni-纳米TiC复合镀层(0.285),其具备更好的减摩耐磨性能。

关键词： 相变材料   电热转换   聚乙二醇   相变焓  

摘要： 文中采用价格低廉的多层石墨烯(MLG)为导电填料,潜热较高的聚乙二醇(PEG)相变材料为基体,通过溶液共混法制备了具有良好电热性能的复合相变电热膜。通过扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热分析(DSC)、热重分析(TGA)、升降温实验等分析了相变电热材料的表面形貌、结构性能、相变焓、热稳定性和电热性能。SEM结果表明,MLG与PEG基体中分散较好,并在PEG中构建了MLG杂化网络,其中MLG提供了导热路径,并限制了PEG在相变过程中的泄漏。FT-IR和XRD结果表明,在制备过程中,PEG与MLG之间没有发生化学反应,但PEG的结晶度有所降低。DSC和TGA分析表明,MLG质量分数为7%时,该复合相变材料相变焓为164J/g,开始热失重温度为300℃左右。升降温实验表明电热膜具有可靠的温度调节性能,3gPEG/MLG(7%)样品在20V电压下可升温至91.3℃,并且能在相变温度65℃附近保温280s以上。

关键词： 防静电   环氧地坪   涂料   导电   石墨   石墨烯  

摘要： 静电产生的电磁波危害工作生活,因此需要性能良好的静电防护材料。本研究综合分析了静电防护涂料中导电材料的特点和防静电机理。以防静电环氧地坪涂料为例,分析静电防护材料中的导电矿物材料,重点分析了导电金属抗静电涂料、浅色抗静电涂料、碳系抗静电涂料中导电矿物材料。以碳系抗静电涂料为主,分析了决定防静电性能的导电材料的成分、结构和性能。在此基础上,探讨抗静电地坪涂料导电矿物材料的发展趋势,探索能够防护静电的高性能抗静电地坪涂料。与传统导电材料相比,碳石墨矿物材料具有明显优势。采用石墨矿物为原料合成的石墨烯碳添加少量就能大幅提高环氧树脂的电导率,获得优异的防静电效果。深入研究导电矿物微观结构特点,在分子原子层次上进行纳米结构组装,有可能开发出高性价比的抗静电涂料,提高电子仪表、医药等行业生产生活洁净场所的防静电水平。

关键词： 石墨烯   人工表面等离激元   极端环境   端射天线  

摘要： 面向极端环境中的通信与探测需求,提出一种石墨烯人工表面等离激元天线阵。该天线采用高导电石墨烯薄膜材料制成,结构形式为人工表面等离激元。其中,人工表面等离激元电磁结构分为传输段与辐射段,传输段用以实现显著的慢波特性与场局域性,进而获得低剖面与小型化;辐射段用以实现高定向性的端射辐射,并进行方向图合成。高导电石墨烯薄膜使天线拥有多种物化环境下的耐受性。经仿真与实测验证,天线整体剖面为50μm,在1000次弯折试验、-200~200℃高低温试验、酸性试验、碱性试验、盐雾试验的极端条件试验后,能够提供5.5~6.5 GHz频段范围内S11参数小于-10 dB良好的阻抗匹配,工作带宽内峰值增益为9.3 dBi。

关键词： 可穿戴   传感   纤维素   角蛋白   碳纳米管   石墨烯   离子液体  

摘要： 纤维素(CE)和角蛋白(FK)是来源丰富的天然材料,纤维素已经应用在生产生活各个领域,而作为羽毛主要成分的角蛋白大多被废弃了。把角蛋白复合到纤维素中,可以废物利用、改善纤维素材料的性能。首先以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl)溶解纤维素与角蛋白,以环氧氯丙烷(ECH)为交联剂使CE与FK联结成网络,利用离子液体对石墨烯或碳纳米管π-π堆积的屏蔽作用,使碳纳米管或者石墨烯很好地分散到纤维素/角蛋白交联网络复合体系,提升材料的导电性能与力学性能。所制得的复合薄膜拉伸强度和应变能达到64.5 MPa和58.0%,弯曲30°、60°、90°时,电阻会增加10%、14%和35%,可以通过薄膜形变引发的电阻变化监测人体运动行为的变化,因此,该复合薄膜有希望应用于监测运动的可穿戴电子设备,用于运动、医疗等领域。

关键词： 还原氧化石墨烯   多壁碳纳米管   气凝胶   蒸发性能  

摘要： 石墨烯片层间由于π-π相互作用会形成堆叠结构,不利于水体传输,影响石墨烯基材料的水蒸发性能。为改善石墨烯片层间的堆叠结构,形成较多的水体传输通道,提高石墨烯基材料的水蒸发性能,在氧化石墨烯(GO)中复合不同含量的多壁碳纳米管(MWCNT),采用水热还原法得到复合水凝胶,最后利用冷冻干燥法得到多壁碳纳米管复合还原氧化石墨烯气凝胶(MWCNT/rGOA)。研究了MWCNT含量对还原氧化石墨烯气凝胶微观结构与水蒸发性能的影响,并对MWCNT/rGOA的结构和性能进行了表征。结果表明,当MWCNT含量较低(MWCNT与GO质量比为0~0.4)时,随着MWCNT含量的增加,石墨烯片层间距增大,气凝胶内部水通道更加丰富,水蒸发性能增强。随着MWCNT含量的继续增加(MWCNT与GO质量比为0.4~0.7),MWCNT大量团聚,破坏了气凝胶内部的水通道,水蒸发性能减弱。当MWCNT与GO质量比为0.4时,MWCNT/rGOA的水蒸发速率和光热转化效率均达到最大值,分别为1.75 kg/(m^(2)·h)和91.1%。

关键词： 泡沫铜   氧化石墨烯   沉积层   高温还原   热扩散系数  

摘要： 为研究及提升泡沫铜的热扩散性能,利用不同溶剂制备氧化石墨烯混合溶液,通过机械沉积(GO-无水乙醇-丙酮混合溶液沉积)、电沉积(GO-CuS4O混合溶液电沉积、KH550改性GO电沉积)两种不同的沉积方法将氧化石墨烯(GO)附着到经过预处理的泡沫铜表面,后通过高温还原法去除氧化石墨烯表面多余的含氧基团,将其还原为还原氧化石墨烯(rGO),研究材料热扩散性能及泡沫铜表面rGO的存在状态。研究结果表明,通过GO-无水乙醇-丙酮混合溶液沉积的泡沫铜表面沉积层最为均匀完整,经高温还原后性能提升也最为明显,其低温热扩散系数由纯泡沫铜的29.06 mm^(2)/s提高为56.81 mm^(2)/s,提升了95.5%。与热扩散系数为50.26 mm^(2)/s的T2铜片相比,其热扩散系数亦提高13.09%。GO在泡沫铜表面的沉积方式对沉积效果影响显著,GO经过高温还原为rGO后均可以有效提升泡沫铜的热扩散性能。

关键词： 一氧化氮   MXene   三维还原氧化石墨烯   碳纤维超微电极  

摘要： 一氧化氮(NO)作为人体内重要的二级信使,在多种生理过程中起到关键作用,对其高灵敏度、高选择性的在体检测至关重要。基于电化学方法快速、准确、灵敏度高等优点,本研究提出了基于还原氧化石墨烯-MXene三维复合材料修饰碳纤维超微电极的NO检测方法。利用碳纤维超微电极极小的体积、良好的生物相容性和较高的灵敏度等优点,最大限度的减小电极本身对生物体的刺激和损伤。利用还原氧化石墨烯-MXene复合材料大的比表面积、高电导率、丰富的多孔结构及金纳米材料对NO的高催化性能,聚苯胺和聚邻苯二氨的高导电性和分子过滤性能,提高了电极的灵敏度和选择性。测得NO的线性检测范围为0.11~235.67μmol/L(R^(2)=0.998),检出限(S/N=3)为16.8 nmol/L,灵敏度为0.23 nA/(μmol/L)。该电极对抗坏血酸、多巴胺等体内常见干扰物没有响应,具有较强的抗干扰能力。