关键词： 石墨烯   氧化铝   复合陶瓷   性能强化   自组装  

摘要： 氧化铝陶瓷是广泛应用的结构材料，但其固有脆性和单一功能限制了其在高性能要求环境中的应用。二维石墨烯具有优异的机械、热和电特性，将其组装入陶瓷基体，可通过界面工程促进晶粒细化，实现性能优化。传统的物理混合方法导致石墨烯片的均匀性和完整性较差，阻碍了复合材料的发展。在此，本工作提出了一种新型的吸附沉淀自组装（APSA）方法，该方法能够实现氧化石墨烯（GO）薄片与亚微米Al2O3颗粒无损复合。通过吸附在GO表面的Al3+离子均匀沉积，可获得均匀前驱体，结合放电等离子烧结（SPS）进行低温快速致密化。在制备的复合陶瓷中，石墨烯沿着氧化铝晶粒平行排列，促进了晶粒细化，并通过拉出、裂纹扩展和桥接等多种增韧机制的协同作用显著提高了材料的机械性能。与单一氧化铝陶瓷相比，复合陶瓷的抗弯强度(（428±87） MPa)提高了43%，断裂韧性(（4.40±0.13） MPa?m1/2)提高了34%。此外，与传统球磨混合工艺制作的试样相比，强度和韧性值也分别提高了15%，进一步证实该技术路线的有效性与先进性。

关键词： 石墨烯   复合载体   非贵金属   香草醛   加氢脱氧  

摘要： 采用水热合成法制备负载型Ni/rGO-MnO2非贵金属催化剂。通过扫描电子显微镜（SEM）、元素分布（EDS）、红外光谱（FT-IR）和X射线衍射（XRD）等手段对催化剂的结构及组成进行表征，并考察催化剂对香草醛加氢脱氧（HDO）反应的催化性能及不同反应条件（反应温度、时间、氢气压力以及溶剂比）对催化性能的影响。结果表明：相较于单一还原氧化石墨烯（rGO）载体催化剂（Ni/rGO），rGO-MnO2复合载体的Ni/rGO-MnO2催化剂表现出显著增强的催化活性。在优化反应条件下(V(H2O):V（Ethanol）=8:12混合溶剂体系，H2压力1 MPa ，反应温度200 ℃，反应时间4 h)，该复合催化剂实现了香草醛的完全转化（转化率100%），并表现出优异的2-甲基-4-甲氧基苯酚选择性（98.07%）。这一优异的催化性能主要归因于rGO-MnO2复合载体对反应物分子更强的吸附能力以及金属-载体间的协同效应。

关键词： 液相剥离   球磨法   石墨烯纳米片   表面活性剂  

摘要： 【目的】针对石墨烯制备过程面临的污染多、成本高、工业化难度大等问题，寻找一种绿色节能、易工业化的高效石墨烯制备方法。【方法】采用球磨剥离的方式，在水相体系中制备石墨烯纳米片；采用单因素变量法探讨工艺条件对石墨烯纳米片产量的影响，并以高温煅烧法研究此工艺中的表面活性剂去除方式。【结果】在较优的工艺条件下，可生产固含物质量浓度为2.42 g/L的石墨烯纳米片分散液，约有数量分数为70%的石墨烯纳米片粒径为400～800 nm，较优工艺生产的产品层数为5～12,Raman光谱的D峰强度（ID）与G峰强度（IG）之比为0.318，缺陷较少；在氮气氛围下400℃煅烧30min可去除产品中的大部分表面活性剂，950℃时煅烧可更彻底地去除表面活性剂，此温度处理后的石墨烯纳米片电导率可达1.3×10～4 S/m。【结论】建立一种绿色环保、易工业化的高效石墨烯纳米片制备工艺，并提供一种表面活性剂的去除方式，大幅提升工艺产品的电导率，拓宽应用领域。

关键词： 断路器触头   石墨烯   相场模拟   电弧烧蚀  

摘要： 高压断路器触头操作过程中面临燃弧电流的冲击作用，使得铜钨合金材料容易发生烧蚀损伤问题。结合具有优异导热-机械性能的石墨烯材料，该文基于熔渗法制备了不同石墨烯和钨含量的改性铜钨合金触头，并通过设计的电弧烧蚀平台开展了改性材料的烧蚀损伤实验，结果发现在电弧冲击过程中，由纹影法拍摄的石墨烯改性铜钨合金表现出更少的烧蚀特征，石墨烯掺杂会显著地降低复合材料烧蚀时的阴/阳极与总质量损失。在石墨烯和钨的共同影响下，石墨烯掺杂质量分数为0.10%的CuW85改性材料表现最好，相较于未改性材料，其阴/阳极质量损失分别降低43.1%和10.2%，总质量损失则降低19.9%。表面形貌测试结果表明，改性合金触头的孔洞、裂纹深度与液滴喷溅量明显减少，氧化物析出也有所降低。最后，考虑石墨烯对材料熔化后溶质扩散的抑制作用，建立了材料凝固演变过程的改进介观相场仿真模型，分析指出石墨烯通过促进溶质形成致密均匀的微观结构，减少了枝晶侧枝的过度生长，从而避免了表面裂纹扩张。该文结果可为石墨烯改性增强断路器触头提供一定的理论基础和实验依据。

关键词： 超润滑   过渡金属二维材料   石墨烯   类金刚石薄膜   MXene   固体复合超润滑  

摘要： 摩擦伴随着生命的起源和人类社会的发展，已经成为人类文明发展不可分割的一部分；世界上使用的能源大约1/3～1/2消耗于摩擦。润滑是减少摩擦磨损、提高资源有效利用率和实现绿色工业的重要途径。而如何实现摩擦接近于零的超润滑状态则是润滑科学的主要研究目标之一，超润滑的发展从理论概念到试验证明、从完美晶面原子尺度实现超润滑到今天的多种大尺度超润滑。近年来，研究人员开发了多种固体和液体超润滑方法，其中固体润滑材料因其在恶劣环境下的稳定性而备受关注。从超润滑的发展历程和种类综述固体材料方面的超润滑技术研究发展现状，特别是二维材料和类金刚石碳（DLC）薄膜的超润滑性能。尽管这些润滑材料展现出优异的摩擦学性能，但环境因素如湿度的敏感性限制了它们的应用。探讨通过协同使用多种固体润滑材料来实现宏观超润滑的可能性，并提出实现工程化超润滑所面临的挑战，对其未来的发展作出展望。目标是促进超润滑方向的新探究和新讨论，推动宏观超润滑技术的发展和工业应用。

关键词： 金纳米颗粒   铜基石墨烯复合材料   导电性能   界面接触   第一性计算原理  

摘要： 探究了金纳米颗粒(AuNPs)对铜基石墨烯(Cu-Gr)复合材料电极及其与镓基液态金属界面接触的微观影响机制。通过化学气相沉积法(CVD)和浸渍还原法制备了AuNPs掺杂的Cu-Gr三维导电复合材料电极。采用SEM,XPS,XRD和拉曼等实验手段对电极材料的成分和微观形貌进行表征。为了探究AuNPs掺杂影响的微观机理,利用第一性计算原理分析了Au掺杂Cu-Gr电极和Cu-Gr与镓(Ga)金属界面的态密度和投影态密度。研究结果表明,AuNPs掺杂前后复合材料电极电阻值降低了15.0%;C的p带中心从-4.112降低到-4.873 eV,优化了C的电子活性,加速了界面之间电子传输;Cu-Gr界面结合能从0.026增加到0.959 eV,提高了复合材料电极的稳定性能;Au的d轨道与C的p轨道,Ga的p轨道形成p-d-p杂化形式,增加了界面之间的键合,提高了界面之间的载荷传递效率。

关键词： 表面功能化   氧化石墨烯   地聚物混凝土   力学性能   抗盐蚀性能  

摘要： 将乙二胺与氧化石墨烯(GO)通过脱水缩合反应制备了表面功能化的GO-NH2,表面功能化改善了GO的亲水性,减弱了GO片层间的相互作用。随后将GO-NH2掺入地聚物混凝土中,研究了表面功能化和GO-NH2掺杂量对地聚物混凝土力学性能、微观形貌、孔径分布和抗盐蚀性能的影响。结果表明,表面功能化后的GO-NH2水接触角从90.1°降低至64.9°,降低了GO片层之间发生团聚的概率。GO表面功能化和增大GO-NH2的掺杂量均能够提升地聚物混凝土的水化程度,增大小尺寸孔隙的占比。随着GO-NH2掺杂量的增多,地聚物混凝土的抗压强度和抗折强度均表现出先增大后降低的趋势。0.09%GO-NH2在28d时的抗压强度和抗折强度均达到了最大值,分别为47.7和7.2 MPa;其最大载荷和最大应力分别达到了214.3N和3.9 mm。在Na2SO4溶液中进行干湿循环,地聚物混凝土中的腐蚀产物主要是钙矾石AFt和石膏,干湿循环50次时,0.09%GO-NH2的质量损失率最低仅2.61%,相对动弹性模量最大为77.22%,具有最优的力学性能和抗盐蚀性能。

关键词： 氧化石墨烯   再生混凝土   功能化   力学性能   抗碳化性能  

摘要： 采用对苯二胺(PPD)对氧化石墨烯(GO)进行了功能化处理,系统研究了PPD处理对GO结构和热稳定性的影响,并将PPD功能化处理后的GO掺入到再生混凝土中,探究了PPD-GO掺杂量对混凝土微观形貌、物相结构、力学性能及抗碳化性能的影响。结果表明,功能化处理成功将PPD接枝到GO表面,两者之间以共价键的形式结合,得到PPD-GO。PPD功能化处理后GO的碳骨架热稳定性得到提升,残留质量从43.1%提升至50.3%。适量的PPD-GO掺入再生混凝土后可以加速混凝土的水化反应,提高致密度,减少有害孔和多害孔的数量。随着PPD-GO掺量的增大,混凝土的抗压强度和抗折强度均先增大后降低,PPD-GO-0.06%试样的抗压强度和抗折强度达到了最大值,分别为47.6和9.0 MPa,35 d时PPD-GO-0.06%的碳化深度最低仅为11.1 mm,具有优异的耐久性能。

关键词： 石墨烯   铜基   复合材料   微观结构   显微硬度   电导率   致密度   摩擦磨损  

摘要： 随着材料科学的不断发展，高性能铜基复合材料在众多领域的需求日益凸显。石墨烯（Gr）作为一种具有卓越性能的新型材料，在改善铜基复合材料性能方面展现出巨大潜力，其优异的力学、电学和热学特性，为提升铜基复合材料的综合性能提供了新的可能。然而，Gr在铜基复合材料中的最佳含量以及其对微观结构和性能的具体作用仍需进一步研究，精确控制Gr含量以获得复合材料的最佳性能仍是一个亟待解决的挑战。旨在探讨Gr含量对铜基复合材料微观结构和性能的影响规律，为优化材料设计提供理论依据，并确定Gr的最佳含量以实现铜基复合材料性能的优化，采用粉末冶金法和放电等离子体烧结（SPS）技术制备了不同质量分数的石墨烯/铜基(Gr/Cu)复合材料，利用SEM、EDS、OM等分析测试手段对其微观组织形貌、显微硬度、电导率、致密度和摩擦磨损性能进行了研究。实验结果表明，与纯铜相比，当Gr质量分数为0.05%时，复合材料的晶粒最小，致密度达到85%，显微硬度提高了13%，电导率达到了79.0%IACS，复合材料综合性能达到最佳。当Gr质量分数为0.25%时，能够获得最稳定以及最低的摩擦系数。为Gr在复合材料中的广泛应用奠定了基础。

关键词： 石墨烯   rGO/MWCNTs/PMB/AuNPs   丝网印刷   直接免疫   促卵泡生成素  

摘要： 石墨烯（graphene）具备良好的光电特性和催化特性，石墨烯基纳米复合材料修饰制备的高灵敏度电化学传感器在医学检测、环境检测、新能源电池和航天领域得到广泛应用。该实验利用溶液共混法和电沉积法将还原氧化石墨烯（rGO）、多壁碳纳米管（MWCNTs）、亚甲基蓝（MB）和金纳米颗粒（AuNPs）合成rGO/MWCNTs/PMB/AuNPs纳米复合材料，修饰聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）基底双通道丝网印刷电极构成电化学传感器，利用直接免疫法实现促卵泡刺激素（FSH）的高灵敏度测定。该文将教师科研成果转化为感测技术课程综合设计性实验，通过系统化的实验设计与实操，使学生了解纳米复合材料的制备和表征手段，掌握电化学检测仪器的测量原理及方法，培养创新能力、科研思维和综合实践能力。