关键词： 激光诱导石墨烯   生物质材料   抗菌性能   智能家居   超级电容器   传感器  

摘要： 石墨烯作为一种新兴的二维纳米材料,凭借其独特的物理结构和化学性质,已广泛应用于各个领域。激光诱导石墨烯技术可将自然界中广泛存在的含碳生物质材料以低成本、高环保、更快捷的方式制备出石墨烯材料。首先,对可用于激光诱导石墨烯的生物质材料种类进行总结,分析、比较了不同生物质材料制备激光诱导石墨烯的方法及工艺特点;其次,详细阐述了激光诱导石墨烯的应用领域及其性能特征,并对其发展趋势进行了总结与讨论。总结现有研究结果认为:激光诱导技术适用于多种生物质前驱体制备石墨烯,并通过制备条件(气体环境、激光光源、材料预处理)优化与组合,可实现生物质材料定向诱导改性;激光诱导石墨烯具有良好的抗菌性、电学性能、特定的电阻率等特性,且激光诱导技术具有效率高、工艺简便、成本低廉、图案可控等优势,促成其在抗菌、智能家居系统、超级电容器和传感器等领域表现出巨大的应用价值与良好的应用前景。通过对激光诱导石墨烯领域的相关研究进行综述,为创新石墨烯制备技术提供了理论指导,也为拓宽该领域的研究和应用提供了思路。

关键词： 稻壳   加工副产物   电池   电容器   石墨烯   专利技术分析  

摘要： 【目的】为各创新主体如何在国家政策指向下实现粮食副产物资源最大化利用提供专利方面的技术支持。【方法】从专利视角分析了稻壳在化工领域应用的专利申请,重点分析了国内外申请趋势、主要创新主体的状况及相关技术等内容。【结果】稻壳资源在化工领域应用的专利技术主要涉及电池、电容器、石墨烯,且以国内专利申请为主。创新主体主要为科研院所和企业,科研院所具有较为先进的研发团队,企业在政策导向下也加大研发力度,呈现良好的发展态势,但专利转化率较低。【结论】稻壳资源在电池、电容器、石墨烯等化工领域具有较好的应用前景,可作为大力发展的方向之一。基于科研院所较强的研发实力,地方政府及企业可加强与之的合作,在降低成本的同时实现粮食资源的最大化利用。

关键词： 羟基化石墨烯   臭氧纳米气泡   臭氧   氧化  

摘要： 采用分散剂加超声的手段对天然鳞片石墨进行剥离得到石墨烯,然后分别经常规臭氧(O_(3))氧化和水力空化形成的臭氧纳米气泡(O_(3)NBs)氧化处理制备羟基化石墨烯(G-OH)并进行对比。通过原子力显微镜、zeta电位、X射线光电子能谱及拉曼光谱测试对样品进行了结构、形貌、电位及谱学分析。结果表明,经两种氧化方式处理后的石墨烯薄片厚度为3~4 nm;经O_(3)氧化处理后的石墨烯表面官能团与未经处理石墨烯相似;与O_(3)相比,O_(3)NBs的氧化效能更高,经其处理后的石墨烯羟基化程度更高,同时在石墨烯的芳香环中引入了少量羰基,使得O_(3)NBs制备的G-OH同时具有羟基和羰基功能。

关键词： 石墨烯纳米带   热输运   缺陷   温度   分子动力学模拟  

摘要： 基于分子动力学模拟方法,研究了本征石墨烯纳米带的尺寸效应以及存在空位、N掺杂、B掺杂缺陷时,温度、缺陷浓度和不同缺陷类型对石墨烯纳米带热输运性能的综合影响,深入研究了石墨烯纳米带的声子热输运机理。结果表明:本征石墨烯纳米带的热导率在400K时为107.0W/(m·K),且均随长度和宽度的增加而增加。当缺陷和温度混合效应存在时,由于声子散射和高频声子的激发,使热导率均会随浓度和温度的增加而下降。同时,不同缺陷类型在同一温度下,空位缺陷在低浓度时对热导率影响较大,但在高浓度时掺杂缺陷影响显著。其中N掺杂的影响强于B掺杂,这是由于不同原子的质量不同造成的。研究结果有助于调控石墨烯热输运特性,可为微纳电子器件的高效散热提供理论指导。

关键词： 氧化石墨烯   荧光铜纳米簇   核酸适配体   生物传感器   癌胚抗原   检测  

摘要： 构建基于功能化荧光氧化石墨烯(graphene oxide,GO)的荧光铜纳米簇(Fluorescent copper nanoclusters,CuNCs)标记生物传感器的荧光分析法,用于灵敏检测癌胚抗原(Carcinoembryonic antigen,CEA),分析荧光猝灭效率与CEA浓度的相关性。适配体寡核苷酸探针(aptamer)与CEA特异性结合,形成CEA-aptamer-GO-CuNCs复合物,随着CEA浓度的增加,CuNCs的荧光强度能够被有效淬灭,绘制CEA浓度与荧光猝灭效率标准曲线,通过测定待测样本的荧光猝灭效率而定量CEA浓度。本次研究建立了检测CEA的aptamer-GO-CuNCs标记生物传感器的荧光分析法,最佳孵育时间为15 min,孵育温度为37℃,CuSO4溶液最佳浓度为300μmol/L,线性范围为0.05~50ng/mL,检出限(S/N=3)为0.01ng/mL。本荧光分析法可准确检测人血清样本中CEA浓度,且检测灵敏、特异性均较好,可为临床上癌症早期临床筛查、诊断以及治疗、预后评估等提供指导。

关键词： 导热硅脂   二甲基硅油   石墨烯   导热系数   黏度  

摘要： 为加强界面导热材料的散热效果和应用场景适应性,试验制备了一种导热硅脂封装材料,并对其配方进行优化,研究其性能。结果表明,导热硅脂封装材料的优化配方为,以二甲基硅油为基体材料,以球形氧化镁和1%添加量的石墨烯复配作为导热填料,并采用KH-570硅烷偶联剂对导热填料进行表面处理。以优化后的配方制备的导热硅脂封装材料导热系数和黏度分别是2.532 W/(m·K)、37 800 mPa·s,该材料导热性能和流动性良好,且绝缘性能优异,可以适用于浸没式液冷散热场景,起到均匀且有效的散热效果,具备应用价值。

关键词： 石墨烯增强   多孔复合材料   任意边界   盖根堡多项式   人工弹簧技术  

摘要： 为了研究任意边界石墨烯增强多孔复合材料(GPLRPC)圆柱壳的振动特性,提出了一种以盖根堡多项式作为容许函数的半解析法.基于Halpin-Tsai微观力学模型和开胞体理论得到GPLRPC圆柱壳的有效材料参数.利用人工弹簧技术模拟了壳体两端的边界条件和壳段之间的连续耦合.然后,基于一阶剪切变形理论,采用Rayleigh-Ritz方法推导出壳体结构的运动方程,求得GPLRPC圆柱壳的无量纲频率.数值算例验证了该方法的有效性和准确性,并讨论了边界条件、孔隙系数、孔隙类型、石墨烯分布模式、石墨烯质量分数、边界弹簧刚度和几何参数等因素对壳体结构振动特性的影响.结果表明:盖根堡多项式作为容许函数具有良好的收敛性和准确性;边界条件对圆柱壳的频率有不同的影响,GPL-A分布模式和孔隙类型Ⅱ的刚度增强效果最好;此外,平移弹簧对频率的影响大于旋转弹簧,圆柱壳长径比的影响较大,但径厚比的影响较小.研究结论可为此类结构的工程设计提供理论参考.

关键词： 溶胶-凝胶   石墨烯   氧化锌   光催化剂   染料废水   降解  

摘要： 采用溶胶-凝胶法制备出一系列石墨烯(GE)负载ZnO光催化剂,利用X射线衍射仪和紫外-可见漫反射光谱仪等仪器对合成的催化剂进行表征,考察了光源、ZnO/GE质量比、光催化剂用量以及染料废水质量浓度对催化剂性能的影响。结果表明:ZnO在GE上晶面生长完整,结晶度良好;GE提高了ZnO的光量子利用率;在紫外光,ZnO/GE质量比为0.5,催化剂用量(占反应体系的质量分数)为4%,染料废水质量浓度为15 mg/L的最优条件下,染料降解率高达84%。

关键词： 选区激光熔化   石墨烯   金属基复合材料   制备方法   性能  

摘要： 石墨烯拥有不同于传统材料的特殊性能,如优异的结构力学性能以及导热性能,自被发现以来即获得广泛的关注,其中一个重要应用是作为增强相来增强金属基材料,从而获得高性能的结构和功能复合材料。近年来为了满足复合材料性能优化及结构精密复杂的需求,对其制造方法提出了更高的要求。选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)作为增材制造技术的一种,避免了传统制造技术成本高、周期长、精度低等问题,可更加灵活地实现功能-结构-材料一体化。本文总结了SLM制备石墨烯及其增强金属基(铝、镍、钛、铁、铜)复合材料的应用研究与发展现状,讨论了石墨烯增强金属基复合材料所面临的主要问题,并展望了石墨烯增强金属基复合材料的应用与发展前景。

关键词： 石墨烯纳米材料   电化学传感器   传染病  

摘要： 石墨烯作为新型的二维纳米材料,其独特的理化特性,使其具有电阻率低、比表面积大、生物相容性好、化学稳定性高等特点,有望发展为高灵敏电化学传感器的理想材料。随着电化学传感器技术的发展,高灵敏度、高特异度、快速、便捷的石墨烯电化学传感器可用于检测多种传染病病原体。本文总结了现有报道的基于石墨烯纳米材料的电化学传感器检测技术应用于呼吸道病原体、蚊媒传染病病原体、肠道传染病病原体等传染病病原体检测的情况,为实现传染病的早发现、早诊断的快速检测技术及方法提供新的思路。