关键词： 混合纳米流体   石墨烯   纳米铜   分散稳定性   浸润性   流变性能  

摘要： 为了揭示纳米粒子的协同作用机理,采用分子水平混合法,制备了铜质量分数分别为1%、5%、10%和20%的石墨烯/铜纳米复合材料,并应用扫描电镜、X射线衍射仪和拉曼光谱仪进行了表征,发现铜粒子均匀地负载在石墨烯片层上.采用与分子水平法相同的石墨烯和铜粒子比例,通过机械混合法制得纳米复合材料.再将两种复合纳米材料分别混入可生物降解的W40基础油,并通过机械搅拌、超声分散和化学分散的方法进行混匀,制备得到两种纳米流体.然后采用分散稳定性、黏度和接触角等指标对石墨烯/铜混合纳米流体进行评价.结果表明:分子水平混合法制得的石墨烯/铜纳米流体的分散稳定性优于机械混合法;两种混合法制得的纳米流体与AISI 304不锈钢的接触角均小于基础油,黏度高于基础油;随着纳米粒子质量分数的增加,三者接触角均减小;黏度随纳米粒子质量分数的增加而增加,随温度降低而降低.

关键词： 石墨烯   电磁防护   复合材料   介电损耗  

摘要： 随着电子通信技术的迅猛发展,电磁泄漏、电磁污染及电磁干扰等问题日益突出。石墨烯材料作为一种新型的碳基材料,具有传统电磁防护材料所不具备的优异电学、热学、力学及可加工性能,是发展“强、宽、轻、薄”电磁防护材料的理想选择之一。然而,石墨烯存在较低磁导率、阻抗匹配调控差以及电磁防护主要依赖介电损耗等缺陷。文章在阐述石墨烯结构及其电磁防护理论的基础上深入分析了3D石墨烯电磁防护材料和石墨烯/聚合物复合材料的制备方法及其电磁防护效能,旨在克服石墨烯零带隙的限制,为开发高性能、轻薄、绿色环保的电磁防护复合材料提供有益的参考。

关键词： 石墨烯   氧化石墨烯   还原氧化石墨烯   纺织材料   远红外性能  

摘要： 分别使用不同质量分数少层石墨烯、还原氧化石墨烯和氧化石墨烯整理黏胶织物,并对其整理前后远红外功能进行了研究。结果表明:经不同质量分数少层石墨烯、还原氧化石墨烯和氧化石墨烯整理后的织物均具有远红外功能;随石墨烯基材料含量的增加,远红外发射率与远红外辐射温升均升高,远红外发射率在0.94~0.97之间,远红外温升在1.6~2.4℃之间。

关键词： 石墨烯   半封端   三羟甲基丙烷油酸酯   一锅法串联   抗磨减摩  

摘要： 合成酯类基础油三羟甲基丙烷油酸酯(TMPTO)具有优异的润滑性能和多种优异特质,广泛应用于环保液压油、发动机油等抗燃液压油中。为提高TMPTO在复杂工况下的润滑性能,并实现添加工艺简便、成本低廉、合成方法绿色,本研究利用酯化反应合成了两种常用的润滑油添加剂1,6-己二异氰酸酯(HDI)和丙烯酸-2-羟乙酯(HEA)的半封端产物(HDI-HEA),通过化学接枝在石墨烯及其衍生物的表面,制备出了多种功能化改性石墨烯添加剂,其中功能化改性石墨烯(G-HDI-HEA)可作为TMPTO的最佳润滑油添加剂。通过FTIR、XRD、SEM、TEM、Raman、XPS等表征分析证实HDI-HEA成功接枝到石墨烯表面。为了验证不同G-HDI-HEA含量的改良基础润滑油(G-HDI-HEA/TMPTO)的润滑性能,通过四球摩擦试验机测试磨斑直径、摩擦系数确定G-HDI-HEA对TMPTO摩擦性能的影响。结果表明:先合成HDI-HEA后接枝石墨烯的方法可以避免HDI上两个NCO同时连接一个或多个石墨烯,提高石墨烯的扩散性能的同时也减少了石墨烯的团聚。由于采用的一锅串联法无需催化剂,可以减少大量成本和复杂的后处理。当G-HDI-HEA的含量为0.01%时,G-HDI-HEA/TMPTO的磨斑直径减小约27%,最大润滑系数降低10%。Synthetic ester base oil trimethylolpropane oleate (TMPTO) has excellent lubrication performance and various outstanding characteristics, and is widely used in environmentally friendly hydraulic oils, engine oils, and other fire-resistant hydraulic oils. To improve the lubrication performance of TMPTO base oil under complex working conditions, and to achieve simple addition process, low cost, and green synthesis method. This work utilized a catalyst free esterification reaction to connect two commonly used lubricant additives, 1,6-hexanedioic acid (HDI) and 2-hydroxyethyl acrylate (HEA), into a half sealed end product (HDI-HEA), which was grafted onto the surface of graphene and its derivatives to prepare various functionalized modified graphene additives. Among them, functionalized modified graphene (G-HDI-HEA) can be used as the best lubricant additive for TMPTO base oil. Characterization techniques such as FTIR, XRD, SEM, TEM, Raman, and XPS confirmed the successful grafting of HDI-HEA onto the graphene surface. To evaluate the lubricating performance of the modified base oil (G-HDI-HEA/TMPTO) with varying G-HDI-HEA content, a four-ball friction tester was used to measure the wear scar diameter and friction coefficient, determining the impact of G-HDI-HEA on the frictional properties of TMPTO. The results showed that the method of first synthesizing HDI-HEA and then grafting it onto graphene prevents the two NCO

关键词： 碳基芯片   碳纳米管   石墨烯   研究态势   BERTopic  

摘要： [目的/意义]通过分析全球碳基芯片领域的研究态势,探讨全球碳基芯片技术的发展趋势,为我国碳基芯片研发和发展决策提供科学依据。[方法/过程]以Web of Science核心合集中的碳纳米管芯片和石墨烯芯片相关文献为数据基础,综合运用文献计量分析、BERTopic主题建模等方法,分析领域主要研究主题并系统梳理中国、美国、欧盟等科技领先国家或地区在该领域的研究进展、竞争格局,揭示全球碳基芯片技术的发展趋势和潜在机遇。[结果/结论]当前全球碳基芯片研究热度较高,但增速有所放缓,目前研究主要集中在碳基器件集成化等内容,更加聚焦于高性能器件与产业落地。中美两国是该领域的主要研究阵地,美国具有先发优势,中印增长迅速。中国国际合作参与度较低,欧洲国际合作表现突出。研究涉及的6个主要方向包括:石墨烯场效应晶体管(GFET)及其性能优化,碳纳米管场效应晶体管(CNTFET)设计与电路集成,碳基传感器与气体检测,碳基神经形态计算与存储,碳基光电探测器与光电转换以及低功耗碳基电路与信号处理。

关键词： 自密实混凝土   氧化石墨烯   矿粉   坍落度   力学性能   耐久性能  

摘要： 氧化石墨烯作为一种具有独特二维结构的纳米材料,其纳米填充效应和界面增强作用为改善混凝土性能提供了新思路。研究聚焦于探索不同氧化石墨烯掺量(0%、0.025%、0.050%、0.075%)对矿粉基自密实混凝土工作性能、力学性能及耐久性的影响。结果表明:氧化石墨烯的掺入有效改善了混凝土的密实性,降低了吸水和脱水速率,提高了混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗渗能力、抗氯离子侵蚀能力及抗干湿循环能力。当氧化石墨烯的掺量为0.050%时,矿粉基自密实混凝土的综合性能达到最优状态。研究为氧化石墨烯在矿粉基自密实混凝土中的应用提供了数据支持和理论依据。

关键词： 钛   氧化石墨烯   表面改性   成骨分化  

摘要： 目的本研究通过比较经多巴胺或硅烷化修饰的氧化石墨烯钛表面涂层的成骨性能差异,旨在尝试为钛表面氧化石墨烯涂层的修饰提供较为适宜的方案。方法钛碱热处理后分别进行多巴胺和硅烷化改性,被覆氧化石墨烯涂层,设计对照组:纯钛(Ti)组;实验组:钛经碱热处理(Ti-NaOH)组、钛经碱热处理后硅烷化改性(Ti-APTES)组、钛经碱热处理后多巴胺改性(Ti-DOPA)组、钛经硅烷化改性表面修饰氧化石墨烯(Ti-APTES/GO)组、钛经多巴胺改性表面修饰氧化石墨烯(Ti-DOPA/GO)组。利用扫描电子显微镜、接触角测量仪、X射线光电子能谱分析仪及拉曼光谱分析仪对材料表面的理化性能进行分析。通过细胞活性检测、免疫荧光染色后激光共聚焦显微镜观察小鼠胚胎成骨细胞前体细胞MC3T3-E1在材料表面的增殖及黏附形态。通过碱性磷酸酶、茜素红染色及定量、实时荧光定量聚合酶链反应研究对MC3T3-E1细胞成骨分化的影响。结果氧化石墨烯涂层修饰后扫描电子显微镜观察可见覆盖一层薄膜样结构,实验组亲水性皆有改善,其中Ti-DOPA/GO组亲水性最佳。X射线光电子能谱学和拉曼光谱分析显示氧化石墨烯修饰后的材料均出现典型D峰和G峰,表面出现大量含氧官能团。细胞计数盒检测可见各组材料均无细胞毒性,Ti-APTES/GO组增殖水平高于Ti-DOPA/GO组。激光共聚焦显微镜下可见Ti-DOPA/GO组和Ti-APTES/GO组细胞铺展更为饱满。Ti-DOPA/GO组与Ti-APTES/GO组碱性磷酸酶染色最深,Ti-APTES/GO组茜素红染色矿化结节最多,茜素红染色定量结果最高;在Ti-DOPA/GO组和Ti-APTES/GO组中,早期成骨相关基因RUNX2的表达均达到较高水平,而在晚期成骨相关基因OPN和OCN的表达上,Ti-APTES/GO组的表现优于Ti-DOPA/GO组。结论Ti-APTES/GO在促进MC3T3-E1细胞的黏附、增殖及体外成骨分化方面,效果显著优于Ti-DOPA/GO。

关键词： 沥青路面   石墨烯碳纤维   布设规律   升温历程   敏感性   均匀性   经济性  

摘要： 基于Comsol软件建立数值模型,分析石墨烯碳纤维发热线布设规律及沥青路面热性能参数对路面升温速率和温度均匀性的影响。研究表明:各因素对路面升温效果的影响程度为上面层材料密度>发热线埋深>上面层材料比热容>发热线间距>上面层材料导热系数;发热线布设间距越小,埋深越大,路面温度均匀性越好,且随着埋深增大,其布设间距对路面温度的均匀性影响变小;当发热线布设间距为7 cm、埋深为4 cm时,试验段沥青路面结构的加热效率、温度均匀性、布设工艺和成本等方面均可达到最优状态;与各种道路融雪方式进行对比,表明石墨烯碳纤维发热线融雪系统具有较好的经济效益。

关键词： 灵敏检测   锥形光纤传感器   冠状病毒   结核病   蛋白  

摘要： 为响应快速、高灵敏度检测结核病抗原及新型冠状病毒蛋白的需求,研发了一种检测结核病抗原(MPT64蛋白、Ag85B蛋白)和严重急性呼吸综合症冠状病毒2(Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2,SARS-CoV-2)中核衣壳(Nucleocapsid,N)蛋白的高灵敏度光学微纤传感器。该光学微纤传感器通过具有极高表面积和优异光学特性,并能显著增强锥形光纤固定能力的氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)进行涂覆;然后采用能够在体外有效捕获目标蛋白,并实现实时检测的适配体单链DNA(Single-stranded DNA,ssDNA)对GO涂覆的锥形光纤进行修饰。采用制备好的传感器对目标物质进行检测。实验结果显示:该传感器能够在复杂样本中快速检测MPT64和Ag85B,检测时间仅为10 s,检测限(Limit of Detection,LOD)分别为4.23×10^(-20)M和3.11×10^(-19)M;另外,对SARS-CoV-2中N蛋白的LOD为6.25×10^(-19)M。该光学微纤传感器具备高灵敏度和快速检测的优势,有望在诸如结核病诊断和冠状病毒检测等医学领域发挥重要的作用。

关键词： 六边形蜂窝状结构   碳原子   二维材料   石墨烯  

摘要： 故事综述石墨烯是一种由单层碳原子以六边形蜂窝状结构紧密排列构成的二维材料。2010年,英国曼彻斯特大学的安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫因石墨烯的发现而获得诺贝尔物理学奖。瑞典皇家科学院的评委们将他俩的发现总结为一种“严肃的游戏”。