关键词： 纳米氧化石墨烯   聚合物   水泥基材料   水化进程   力学性能   改性机理  

摘要： 聚合物改性水泥基材料兼具有机材料和无机材料的优势,因其优良的强度、粘结性、防水性而被广泛用作混凝土结构修复材料。然而,聚合物存在延缓水泥水化、降低复合材料早期力学性能、温度敏感性、易老化等不足。氧化石墨烯(GO)作为一种新型纳米材料通过调控水泥基材料内部的微观结构,可以极大地改善复合材料的宏观力学性能。本文分别综述了几种常见聚合物、GO改性水泥基材料性能的研究进展,讨论了聚合物和GO对水泥基材料水化特性、水化产物、力学性能的影响,总结了二者对水泥基材料的改性机理。在此基础上,分别总结了聚合物和GO改性水泥基材料所存在的问题。最后,提出了采用GO改性聚合物水泥基复合材料,发挥GO和聚合物的各自优势,讨论了GO改性聚合物水泥基复合材料当前存在的问题和应用前景。

关键词： 石墨烯薄膜   CO_(2)捕获   气体分离  

摘要： 瑞士洛桑联邦理工学院团队开发出一种经济高效且可扩展的方法,制造出大面积具有均匀孔隙的石墨烯薄膜。这种薄膜能从气体混合物中选择性过滤二氧化碳(CO_(2))。该技术不仅能大幅削减生产成本,提升薄膜质量与性能,还可进行扩展,为实际应用铺平了道路。长期以来,科学家一直将石墨烯视为气体分离领域的理想替代方案,因为石墨烯的孔隙大小可设计为仅允许CO_(2)通过,同时阻挡氮气等较大分子。

关键词： 石墨烯   聚氯乙烯   溶液共混法   力学性能   热稳定性  

摘要： 采用溶液共混法制备了不同含量石墨烯的石墨烯-聚氯乙烯复合材料,通过对该复合材料的力学性能、微观形貌、导电性能和热失重等进行分析发现:随着石墨烯含量的增加,石墨烯-聚氯乙烯复合材料的拉伸强度和硬度均逐渐升高,当石墨烯含量为4wt%时,拉伸强度和硬度分别达到最大值25.8 MPa和49.2°,导电性能分析发现石墨烯-聚氯乙烯复合材料的电导率随着石墨烯含量的增加而呈指数上升,在石墨烯含量为6wt%时电导率达到了最大值,SEM分析发现纯聚氯乙烯的断面和基体中存在着缺口较多,当引入石墨烯后断口处慢慢细化并出现了片层结构,聚氯乙烯分子有效附着在表面,热分析发现随着石墨烯含量的增加,石墨烯-聚氯乙烯复合材料的热稳定性得到了明显的改善,并且在500℃下炭残留随着石墨烯含量的增加而升高,在石墨烯含量6wt%时的炭残留达48.3%。

关键词： 手势识别   小数据   应变传感器   衍射深度神经网络   激光还原氧化石墨烯  

摘要： 人工智能识别手势在认知神经科学和机械臂技术领域有着广泛的应用。最近,摄像头和应变传感器被用于收集不同手势的图片和随时间变化的响应数据,这些数据被输入人工神经网络进行识别。大量的输入数据会造成算力的浪费、大量的能源消耗和明显的时间延迟。文章介绍了一种基于弯曲敏感石墨烯应变传感器和衍射深度神经网络(Diffraction Deep Neural Network,D2NN)的手势识别方法。应变传感器是通过激光划线技术在氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)薄膜上制备的,在弯曲角度调节下表现出可调的电流响应。10个应变传感器位于手指关节处,用于捕捉不同手势下的电流响应,并将其转换为10像素图像,作为衍射深度神经网络的输入。在3次迭代内,识别0~9数字手势的仿真准确率可达到100%。输入数据量仅为10个,远低于已报道的手势识别设备。石墨烯应变传感器与光学神经形态计算的结合,为实现低成本、高效率、高准确度的人机交互铺平了道路。

关键词： 石墨烯   改性沥青   融雪化冰   电热性能  

摘要： 以复掺石墨烯和导电复合材料纤维作为导电相材料制备了一种具备优异电热性能的石墨烯沥青混凝土。试验首先对石墨烯沥青混凝土的配比进行优化,然后对石墨烯沥青混凝土的路用性能和电热性能进行分析。试验结果表明,当纤维长度为7 mm,纤维掺量为0.4%,石墨烯掺量为3%制备的石墨烯沥青混凝土电阻率约为20Ω·m,动稳定度为1 634.9次/mm,间接拉伸强度为4.772 MPa,浸水马歇尔残留稳定度为91.4%,冻融抗疲劳残留强度为77.4%,间接拉伸累计变形量为12.374 mm,疲劳荷载作用次数为41 314次,表现出良好的导电性能和路用性能。在36、72和108 V电压条件下,将石墨烯沥青混凝土板材表面温度提升至0℃的时间均低于2 h,表现出良好的电热性能。

关键词： 石墨烯粉体   热固性树脂   分散程度   宏观性能  

摘要： 石墨烯/热固性树脂是以石墨烯粉体作为增强体、热固性树脂作为基体构成的复合材料。石墨烯粉体的添加可以显著增强热固性树脂的力学、抗烧蚀、电学、耐腐蚀和耐磨性能。石墨烯粉体的有效分散是提升热固性树脂性能的关键。利用表面改性和合理的混料方式可以显著提高石墨烯在树脂基中的分散程度。同时,如何对基体内石墨烯粉体的分散程度进行表征,也是石墨烯/热固性树脂复合材料制备的关键。本文综述了石墨烯粉体的表面改性技术、石墨烯粉体与树脂的混合方式、石墨烯粉体分散程度表征手段以及石墨烯粉体对热固性树脂复合材料宏观性能的影响和机理,并展望了石墨烯/热固性树脂复合材料未来的发展方向。

关键词： 自然杂志   低温量子显微镜   量子扭转显微镜   石墨烯  

摘要： 据报道,2025年4月23日发表于《自然》杂志的一项新研究中,以色列魏茨曼科学研究所团队推出了一款用于探索量子现象的强大工具——低温量子扭转显微镜(QTM:Cryogenic Quantum Twisting Microscope)。利用这款开创性仪器,他们首次观察到了电子与石墨烯扭曲层中一种被称为“相子”的奇异原子振动之间的相互作用。这些发现为理解当石墨烯层旋转至“魔角”时出现的神秘超导性和奇异金属性提供了新线索。

关键词： 氟化科琴黑   石墨烯   能量密度   锂氟化碳电池  

摘要： 锂氟化碳(Li/CFx)电池在目前已知锂原电池中具有最高的比能量,然而这种电池在放电过程中存在电压平台较低、实际比能量低、倍率性能较差等问题。本文以科琴黑作为碳源,采用固相直接氟化法制备氟化科琴黑(fluorinated Keqin black,FKB),通过溶液-热还原法制备氟化科琴黑/石墨烯复合材料(FKB/RGO),提高了材料的导电性,增大了电极材料与电解液的活性接触面积,缩短了锂离子的扩散路径,实现了FKB/RGO在0.1 C倍率下放电比容量为858.4 mAh/g,10 C放电容量达到550.6 mAh/g,表现出优异的能量密度和倍率性能。本研究有助于推动FKB/RGO材料在锂氟化碳电池中的工程化应用。

关键词： 传感器   作物Mg^(2+)检测   石墨烯   电位校准  

摘要： 镁元素对作物的生长发育至关重要,通过监测作物体内镁离子的浓度变化,即可监测作物的生长状态。为实现作物茎杆Mg^(2+)快速准确原位活体检测,研制了一款微针型全固态离子选择性电极(all-solid-state ion-selective electrodes,ASS-ISEs)。该传感器以不锈钢微针为导电基底材料,在其尖端构建石墨烯-聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT)固态转接层,并在固态转接层表面涂附离子选择性敏感膜(ion selective membrane,ISM)。首先,对传感器进行电位校准;然后,通过扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)测试、水层测试、电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy,EIS)测试等传感器性能表征方法,对针-石墨烯-PEDOT-ISM型和针-ISM型两种传感器进行对比测试;最后,将传感器应用于小麦苗茎秆Mg^(2+)原位活体检测,并设置对照试验。结果表明,传感器响应时间为7.0 s,检测限低至1.0×10^(-7) mol/L、能斯特斜率为27.04 mV/dec,寿命可达30 d以上;两种传感器的水层测试及EIS测试结果表明,石墨烯-PEDOT固态转接层结构,可以显著增加离子选择性薄膜和不锈钢基底之间的低频电容,有效抑制水层的形成,降低传感器表面的电荷转移电阻,减少信号漂移,提高响应电位的稳定性。小麦苗茎杆Mg^(2+)原位活体检测结果及纯琼脂和去离子水对照试验结果表明,该传感器可以有效检测其茎杆中Mg^(2+)浓度变化,变化范围为10^(-3.42)~10^(-3.03) mol/L,检测结果可靠。综上所述,该传感器检测限低、电位响应稳定,可用于作物茎秆Mg^(2+)浓度变化原位活体检测,应用前景广泛。

关键词： 还原氧化石墨烯   芦荟纤维/棉织物   耐水洗性能   防紫外线   抗静电  

摘要： 为开发多功能芦荟纤维/棉织物,通过还原氧化石墨烯对芦荟纤维/棉织物进行功能整理,通过设计正交试验,以紫外线防护系数UPF值为评价指标,研究整理工艺中氧化石墨烯质量浓度、维生素C质量浓度以及还原时间对整理效果的影响。根据直接观察法和极差分析法得出2种处理工艺,再采用这2种工艺处理织物并对织物进行透气性能、回潮率、抗静电性能测试。结果表明,还原氧化石墨烯对芦荟纤维/棉织物功能整理的最佳制备工艺为氧化石墨烯质量浓度4 g/L,55℃恒温水浴处理1 h,维生素C质量浓度2 g/L,80℃恒温水浴处理30 min;整理后织物的防紫外线性能提高,回潮率升高,抗静电性能改善,耐水洗性能较好,但整理后织物的透气性能略有下降。