关键词： 石墨烯薄膜   石墨片层   二维材料   产业化应用   二维纳米结构   透光率   碳原子   导热性  

摘要： 在第二十五届中国国际高新技术成果交易会上,全球首个产业化应用的二维石墨烯材料亮相。石墨烯是一种二维材料,是目前世界上已知最薄、最坚硬、导电性和导热性最好的材料。从结构上来说,它是由碳原子以六元环组构而成的二维平面,是碳的一种新型二维纳米结构形式。石墨烯可以被看作是一种石墨薄层,1mm的石墨片层有大约300万层石墨烯,石墨烯厚度仅有0.335nm。石墨烯还是目前可见的透明度最高的材料,玻璃的透光率为87%,而石墨烯薄膜透光率可达97.7%。

关键词： 石墨烯   复合材料   抗冲击性能   破坏损伤  

摘要： 针对目前飞机发动机叶片使用存在的脆性大、横向耐冲力差等问题,本文基于显示动力学下冲击载荷模拟的方法,以具有高力学性能强度的碳纤维复合材料叶片为研究对象,进行冲击模型建立,对比分析不同冲击能量、速度下,碳纤维复合材料叶片的应力分布、应变、损伤情况等抗冲击性能。结果表明:添加石墨烯改性后,碳纤维复合材料的密度、弹性模量发生改变,使其界面作用力增大,材料横向耐冲力、耐磨性增强。相同冲击载荷下,石墨烯改性后的碳纤维叶片残余应力减少11.9%,应变减小6.4%,可以有效减小冲击时产生的损伤破坏。

关键词： 循环经济   石墨烯生产废液   碳酸锰   负极材料  

摘要： 根据“双碳”目标和循环经济的要求,废弃物务必应收尽收。鉴于此,以Na2CO_(3)为沉淀剂,通过一步化学沉淀反应从石墨烯生产废液中提取了淡黄色MnCO_(3)粉末,并研究其电化学储锂性能。结果表明,废液中Mn离子的去除率为99.9%,MnCO_(3)粉末的回收率为92.6%。MnCO_(3)粉末由0.5~1.5μm的双球状颗粒组成,属于六方晶系;MnCO_(3)负极在0.5 A/g和1.0 A/g分别循环300圈后,其可逆放电容量分别为570 mAh/g和418 mAh/g。本文的研究结果为回收石墨烯工业废水提供了新思路,有助于降低环境污染排放。

关键词： 溶液栅控石墨烯晶体管   甲胎蛋白   临床检测   无标记  

摘要： 甲胎蛋白(AFP)被认定为肝癌的生物标志物,因此开发出一种操作简单、灵敏度高的AFP检测手段对肝癌的检测具有重要的临床意义。本研究设计了无标记电位型溶液栅石墨烯晶体管(SGGT)生物传感器,在栅电极上电沉积纳米金用来捕获抗体AFP,使用牛血清白蛋白(BSA)来封闭活性位点,最终抗原AFP被抗体特异性识别结合在电极上。在该研究中,抗体AFP、BSA和AFP的等电点均小于中性的PBS测试液,因此带负电荷,导致界面电势发生变化,最终引起转移曲线中性点的偏移。实验表明该生物传感器对甲胎蛋白的检测具有较好的线性关系:ΔI_(DS)=45.42lg c+4.98,在5~200 ng/mL的检测范围内,检测限低至1.00 ng/mL。该方法为甲胎蛋白的检测分析提供了一个可行的方法,并期望构建便携式传感器,实现高通量的分析检测。

关键词： 光伏储能   激光光刻   石墨烯   微超级电容   高工作电压  

摘要： 采用滴注法制备了氧化石墨烯薄膜进行激光光刻,通过显微观察证实了还原态氧化石墨烯的生成,根据薄膜的方阻测试确定了最优的光刻参数。然后,在非晶硅组件电池的背面制备氧化石墨烯薄膜,光刻出平面叉指状电极。5个单节微超级电容的超薄电极进行串联,具有高工作电压,实现了对光伏电能的存储。结果表明该储能器件具有高循环稳定性,50次充放电循环的容量保持率为99.85%。该研究为设计制作用于光伏组件的一体化储能系统提供了新思路。

关键词： 石墨烯量子点   荧光   交联剂   表面态  

摘要： 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)作为一种水溶性交联剂,目前广泛应用于纳米材料研究中。然而,其对石墨烯量子点(GQDs)的光学性质影响很少被关注。本工作以羧基化石墨烯量子点(CGQDs)为对象,研究EDC交联剂对C-GQDs光学性质的影响,改善了C-GQDs的荧光强度。实验中采用一步水相法得到C-GQDs与EDC复合物(C-GQDs/EDC)。实验结果表明,与EDC反应后,C-GQDs荧光显著增强约23倍。此外,也验证了溶液浓度、光辐照和反应时间等因素对荧光的影响。分析表明,C-GQDs的发光是本征态、表面态和缺陷态能级跃迁的多过程作用结果,而原C-GQDs中丰富的缺陷能级导致了发光性能的减弱。机理分析认为,EDC与羧基间发生的活化反应起到了表面缺陷钝化作用,提高了C-GQDs的表面态激子复合效率。该工作有效改善了C-GQDs发光强度低的问题,扩展了其在发光领域的应用前景,并为GQDs光学性质调控提供了参考方案。

关键词： 霍尔效应   石墨烯   COMSOL多物理场仿真软件   分层次教学  

摘要： 以霍尔效应实验为例,结合科技前沿研究热点,探讨了基于石墨烯霍尔效应的四级分层次教学内容构建.霍尔效应基础内容包括石墨烯霍尔器件的灵敏度和伏安特性的测量;提升内容为石墨烯霍尔器件转移曲线的测量,载流子浓度和迁移率的计算;进阶内容包括石墨烯霍尔器件的制作,石墨烯霍尔器件的自主应用;高阶内容涵盖石墨烯量子霍尔效应的测量和石墨烯霍尔效应的仿真计算.构建霍尔效应实验四级内容体系,可以更好地培养学生在基础知识、实验能力、科学素养和核心价值等方面的综合能力.

关键词： 纯钛   硅烷偶联剂   氧化石墨烯   生物相容性   细胞培养  

摘要： 利用3-氨丙基三乙氧基硅烷在纯钛表面制备氧化石墨烯涂层,扫描电镜、X射线能谱仪、拉曼光谱、X射线光电子能谱技术对涂层的形貌结构和成分进行表征检测;之后通过体外细胞毒性实验、急性溶血实验和SBF模拟体液浸泡实验评估不同处理组钛片的生物学活性。结果表明:体外小鼠前成骨细胞毒性实验、急性溶血实验初步证实复合涂层具有良好的生物相容性;SBF模拟体液浸泡实验表明氧化石墨烯涂层能提高纯钛表面沉积羟基磷灰石的能力。

关键词： 石墨烯   气凝胶   有机放射性废液   单宁酸   吸附  

摘要： 在常压水浴条件下制备三维石墨烯气凝胶(3DrGO-Lcy),研究其吸附放射性废液中的单宁酸。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)等技术对其结构和形貌进行表征,研究了吸附时间、初始浓度、pH值及吸附温度对单宁酸吸附性能的影响,并进一步探究了3DrGO-Lcy对单宁酸的吸附机理。结果表明,在常压水浴条件下,以半胱氨酸为交联剂,能有效将氧化石墨烯交联成三维多孔状的气凝胶。该气凝胶对单宁酸的吸附在120 min即可达到吸附平衡。在pH为4的酸性条件下,对单宁酸的最大平衡吸附容量可达89 mg/g。此外,3DrGO-Lcy对单宁酸的吸附动力学过程符合准二阶动力学模型,而等温吸附过程符合Freundlich模型,表明3DrGO-Lcy通过π-π堆积和官能团氢键作用的多分子层化学吸附过程实现对单宁酸的吸附。

关键词： 氧化石墨烯   掺杂   二氧化硅气凝胶   超临界干燥   导热系数   比表面积  

摘要： 为满足高温防护需求,快速制备高强度、低导热系数的气凝胶成为一项重要的科学挑战。采用超临界干燥法,成功通过掺杂氧化石墨烯(GO)的方式,改善了二氧化硅气凝胶的性能。通过电子显微镜观察发现,GO均匀地镶嵌在气凝胶基体中,形成了有效的支撑骨架,显著增强了气凝胶的强度。傅立叶变换红外光谱分析表明,GO与二氧化硅气凝胶之间仅存在物理结合,并未形成明显的化学键。通过氮吸附/解吸测量发现,GO/SiO_(2)气凝胶的比表面积和孔径可以通过调整GO的用量进行可控调节。实验结果显示,当GO含量为质量分数0.5%,1%和2%时,GO/SiO_(2)气凝胶的比表面积分别为895,1294和997 m^(2)/g,与未掺杂的SiO_(2)气凝胶(852 m^(2)/g)相比有所增加。由于GO的加入,GO/SiO_(2)气凝胶的密度(0.07 g/cm^(3))略高于纯SiO_(2)气凝胶(0.06 g/cm^(3)),为其提供了更高的强度和承载能力。此外,GO/SiO_(2)气凝胶的导热系数为0.0176~0.0204 W/(m·K),低于纯SiO_(2)气凝胶(0.0221 W/(m·K))。该研究为SiO_(2)气凝胶在实际应用中的推广和应用提供了新思路。