关键词： 苝   石墨烯   高浓度   液相剥离法   分散剂  

摘要： 一步法合成了苝系衍生物-N,N-双(二乙胺基丙烷)-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺(PDIs),对石墨烯有良好的附着能力,并将其作为石墨烯在水中的分散剂。利用超声液相剥离法,以水-乙醇为溶剂,膨胀石墨为原料,制备了高浓度石墨烯水分散液。用原子力显微镜、扫描电镜、透射电镜分析了水分散液中石墨烯的结构和形貌。结果表明:在最优的工艺参数下,获得了浓度为647.3 mg/L的石墨烯水分散液;石墨烯平均粒径小于1μm,片层数为3~5层,具有良好的品质。

关键词： 异质结构   界面热导   空位缺陷   尺寸效应  

摘要： 异质结构界面热输运的性能决定微纳米器件工作的可靠性.本文采用分子动力学方法,研究石墨烯/GaN三明治结构异质界面的热输运特性,分析温度、缺陷以及尺寸对异质结构界面热导的影响.研究发现,随着温度的升高,界面热导增大;当温度为1100 K时,3层石墨烯异质结构的界面热导增大61%,分析认为这主要是温度升高导致晶格振动增加,进而激发更多的平面外声子.GaN中的少量空位缺陷导致界面热导增大,当缺陷率为20%时,界面热导达到最大值0.0357 GW/(m^(2)·K),分析认为缺陷会增加额外的热输运通道;随后界面热导开始降低,分析认为缺陷率增大导致界面耦合强度降低.随着GaN层数从8层增加到24层,界面热导下降,计算声子模态发现参与界面热输运声子数量减少;而石墨烯从2层到6层时,界面热导先上升后下降,分析认为这是与声子匹配和耦合强度的初期提高和后期声子散射及局部化增加有关.该研究结果为调控微电子器件界面热输运提供理论依据.

关键词： 石墨烯   炭黑   杂化   天然橡胶   复合材料   分散   力学性能   压缩生热性能   耐磨性能  

摘要： 利用炭黑颗粒掺杂石墨烯得到炭黑-石墨烯纳米杂化粒子,经乳液复合制备炭黑-石墨烯/天然橡胶母胶,然后通过密炼制得炭黑-石墨烯/天然橡胶纳米复合材料,研究掺杂体系内炭黑用量对炭黑-石墨烯/天然橡胶复合材料的微观形貌、力学性能、压缩生热性能和耐磨性能的影响。结果表明:炭黑颗粒吸附在石墨烯表面,有效抑制了石墨烯的堆叠,从而减少了大片径多层石墨烯的形成,且随着炭黑用量的增大,石墨烯的裸露区域逐渐减少;当掺杂体系中炭黑/石墨烯用量比为10/1时,石墨烯在橡胶中的分散状态得到明显提升,复合材料的宏观力学性能、压缩生热性能和耐磨性能均明显改善。

关键词： 锂离子电池   水热合成法   复合材料   石墨烯  

摘要： 以氧化石墨烯(GO)、乙酸锌(Zn(CH_(3)COO)_(2))和硫脲为原料,采用水热法成功制备了还原氧化石墨烯/ZnS(rGO/ZnS)复合材料,并将该材料用作锂离子电池负极。高导电性的rGO可以为锂离子和电子的传输提供有效的路径,ZnS可以提供较高的理论比容量。rGO/ZnS复合材料在rGO与纳米级高度分散的类球形ZnS颗粒协同作用下展现了较好的嵌锂容量和循环性能。当GO质量浓度为2 mg·mL^(-1)时制备的rGO/ZnS复合材料的倍率性能最好,循环稳定性最佳。

关键词： 诺贝尔物理学奖   安德烈   石墨烯   康斯坦丁   媒体炒作  

摘要： 除非直接投身于石墨烯的研发,否则对于这种所谓“神奇材料”的故事可能只是一知半解。人们对2004年安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫首次剥离出石墨烯以及2010年他们共同荣获诺贝尔物理学奖记忆犹新,然而“石墨烯只是媒体炒作”这种声音未曾间断。

关键词： 氧化石墨烯   聚酰胺   纳米复合材料   制备方法  

摘要： 石墨烯具有优异的光学、电学和力学性质,石墨烯/聚合物纳米复合材料受到了学术界和产业界的共同关注。近年来,氧化石墨烯/聚酰胺纳米复合材料在提高材料性能、拓展下游应用方面取得了突破。文中综述了氧化石墨烯、还原氧化石墨烯和功能化氧化石墨烯与不同聚酰胺复合的研究进展,总结了原位聚合、熔融复合和溶液共混等制备方法,讨论了氧化石墨烯的功能化方法以及纳米复合材料的化学结构、热性能、力学性能、电化学性能及应用,同时对该领域的发展和面临的挑战进行了探讨。

关键词： 石墨烯   介电常数   界面极化   聚合物复合材料   掺杂改性  

摘要： 基于界面极化理论提出了一个石墨烯掺杂聚合物复合材料的介电模型,描述了石墨烯对复合材料有效介电常数的影响。该模型解释了石墨烯纳米片与聚合物基体在界面层的相互作用,计算了界面层的局部介电常数和局部电场强度,并通过控制变量方式对模型内材料参数的影响进行了分析。与传统经验模型相比,提出的模型明确了分离上限距离、势垒高度、基体层电导率、石墨烯纳米片层尺寸等因素对有效介电常数的影响机制。对多类二元、三元介电复合材料体系的有效介电常数进行了预测,并与实验样品实测值、文献值进行对比,验证了所提出模型的有效性。

关键词： 氧化石墨烯   聚苯乙烯   复合材料   力学性能   阻燃性能  

摘要： 采用溶液共混法制备了石墨烯-聚苯乙烯复合材料,通过XRD、SEM、FT-IR、力学性能测试、热失重分析、导热系数及THR分析等手段,研究了复合材料中氧化石墨烯(GO)的质量分数对复合材料物相结构、微观形貌、力学性能、热性能和阻燃性能的影响。结果表明,聚苯乙烯吸附在GO表面,GO与聚苯乙烯复合后增大了表面粗糙度,复合后没有改变聚合物的链结构。适量GO的掺杂改善了石墨烯-聚苯乙烯复合材料的力学性能,PG-6%的复合材料的拉伸强度、断裂延伸率、弹性模量均达到最大值,分别为38.8 MPa、10.37%和1505 MPa,相比纯PS分别提高了26.38%、8.06%和31.90%。复合材料的导热系数和热扩散系数均随GO占比的增大而先增大后降低,PG-6%复合材料的导热系数和热扩散系数达到最大值,分别为0.170 W/(m·K)和0.171 mm^(2)/s。适量GO的添加改善了复合材料的阻燃性能,使点燃难度增加,放热率降低,PG-6%的复合材料的阻燃性能最优,FPI最高为0.386。

关键词： 沥青路面   石墨烯复合橡胶改性沥青   生产工艺   成品检测   质量控制  

摘要： 为掌握石墨烯复合橡胶改性沥青的技术特性,在总结复合改性材料组成、生产工艺及质量控制要点的基础上,选取实体工程连续进场的68车沥青成品检测数据样本,通过统计与对比石墨烯复合橡胶改性沥青、SBS改性沥青的技术性能、指标波动规律及技术特性,经综合分析表明:石墨烯复合橡胶改性沥青呈现出黏度大、施工温度高、抗老化及综合性能显著等特性;施工时,应尽量避免长时间在180℃以上运输及储存,到场后最佳施工时间不易超过24h,以供类似工程参考。

关键词： 石墨烯气凝胶   压缩力学性能   冷冻干燥法   吸能特性   变形模式  

摘要： 为探究石墨烯气凝胶在防护领域的潜在应用,采用冷冻干燥法并控制冷冻温度变量制备不同的石墨烯气凝胶试样,进行单轴面内压缩力学实验;结合3D数字图像相关技术和扫描电子显微镜,分析变形模式与破坏机理。研究结果表明:冷冻干燥法制备的石墨烯气凝胶试样具有3D多孔网络结构、低密度(<33.93 mg/cm^(3))、高孔隙率(>98.5%)等特征,并具有受冷冻温度影响的特征微观结构;石墨烯气凝胶的压缩应力-应变曲线展现出多孔材料典型的三阶段特征,并且力学性能受冷冻温度的影响,-80℃所得石墨烯气凝胶的杨氏模量相较于-19℃提高160%,单位体积吸能提高67%;石墨烯气凝胶多次循环加载-卸载中随着内部致密区域的扩展,以塑性能为主的吸收总能趋于稳定不变,其状态变化可通过指数衰减模型描述;石墨烯气凝胶的横纵向片层不同的压缩变形形态发展为大规模的类弹簧型紧密折叠模式,使得石墨烯气凝胶表现出回弹性。所得研究成果为石墨烯气凝胶在防护领域的应用提供了理论与实践基础。