关键词： 悬浮石墨烯   力学特性   有限元法   高灵敏加速度计   纳机电系统  

摘要： 石墨烯因超薄的薄膜厚度和优异的电学、机械性能成为纳机电系统领域膜材料的理想选择,在传感领域有极大的应用潜力。现有的二维材料纳机电加速度传感器尽管表现出小体积优势,但器件灵敏度亟需提升。提出了基于悬浮式H型石墨烯-质量块的纳机电加速度谐振器结构,探究了H型石墨烯的特性。仿真了H型石墨烯薄膜尺寸、质量块尺寸对谐振频率的影响,确定了石墨烯谐振器的尺寸。通过梁与质量块交界处的传感动力学分析,解释了谐振器灵敏度提升与应力分布的关联机制。最终,传感器位移灵敏度达到47.30 nm/nN,与体积相同的传统悬浮式石墨烯加速度计相比,不增加质量块尺寸,灵敏度可提高3.76倍,品质因数可提升2.46倍。该设计为加速度计、陀螺仪、位移传感等低成本、高灵敏度、超小型化纳米机械传感器的性能改进提供参考。

关键词： 铁基MOF   还原石墨烯   阴极   电芬顿  

摘要： 为改善传统电芬顿氧化技术对污染物降解效率有限和添加的可溶性二价铁(Fe^(2+))导致二次污染等问题,通过水热-煅烧法构建出还原石墨烯/铁基MOF修饰的泡沫镍(rGO/MIL-88A/NF)电芬顿阴极。通过仪器分析与电化学测试确定了rGO/MIL-88A/NF的物化性能与电化学活性。以罗丹明B(RhB)为目标污染物,研究rGO/MIL-88A/NF阴极对RhB的降解性能,以及不同电位与pH条件对体系降解RhB的影响。结合淬灭实验与XPS分析,探究rGO/MIL-88A/NF降解污染物的运行机理。结果表明,rGO/MIL-88A/NF无需外界投加H_(2)O_(2)与Fe^(2+),为高效降解污染物的新型电芬顿阴极开发提供研究基础与思路。

关键词： 产业升级   高性能碳纤维   可再生能源   商业化生产   石墨烯   曼彻斯特   沙特阿拉伯   全球范围  

摘要： 近日,沙特阿拉伯(沙特)的GIMGrapheneFibre公司宣布,已经开始商业化生产富含石墨烯的高性能碳纤维,这一举措不仅对沙特本国的产业升级意义重大(沙特的“2030愿景”),也在全球范围内引起了广泛关注,为石墨烯基复合材料的应用开辟了新的市场。GIMGrapheneFibre公司由英国的GIM(曼彻斯特石墨烯创新公司)和沙特的OrganizedChaos公司联合创立。该公司的首台机器已于2024年11月在沙特阿拉伯开始运行,生产过程采用当地原材料以及可再生能源,预计2025年将实现大规模制造。

关键词： 氧化石墨烯   羟基磷灰石   电化学沉积   复合涂层   成骨   种植体  

摘要： 背景:钛及钛涂层材料在口腔种植领域广泛运用,但仍存在着种植体周围炎、种植体脱落及松动等现象,因此对纯钛的表面改性成为了口腔医学研究的热点问题。目的:探究钛表面羟基磷灰石-氧化石墨烯复合涂层的物理性能及促成骨性能。方法:在电压为10,30,50 V条件下,采用电化学沉积法在钛表面分别制备羟基磷灰石-氧化石墨烯复合涂层,表征涂层的微观形貌、亲水性能,筛选最佳电压条件下制备的复合涂层,用于动物实验。取54只SD大鼠,在双侧后肢股骨头制备直径2 mm、深度7 mm的缺损,随机分3组干预,每组18只:空白组不植入钛材料,纯钛组植入纯钛材料,涂层组植入负载羟基磷灰石-氧化石墨烯复合涂层钛材料,植入后第4,8,12周取材,通过X射线片、Micro-CT扫描、病理切片染色观察成骨效果。结果与结论:(1)扫描电镜下可见,当电压为10 V时,涂层中出现了大量的裂纹和块状物;当电压升至30 V时,涂层仍然存在一些小的块状物,但整体上表现出较为平坦的均匀性;当电压为50 V时,涂层的分布更加均匀,裂纹和斑点也减少。在50 V电压下制备的复合涂层亲水性能最佳。综合以上,动物实验选择在50 V电压下制备的复合涂层材料。(2)X射线片显示种植体植入位置相对固定,未产生严重的术后炎症反应。Micro-CT扫描结果显示,涂层组种植体表面新骨形成速度与成骨量均优于纯钛组(P <0.001)。病理切片苏木精-伊红染色、Masson染色进一步证实了Micro-CT扫描结果。病理切片免疫组化染色显示,纯钛组植入第12周的骨桥蛋白、骨形态发生蛋白2表达高于空白组(P <0.001),涂层组植入第12周的骨桥蛋白、骨形态发生蛋白2表达高于纯钛组(P <0.001)。(3)结果显示,羟基磷灰石-氧化石墨烯复合涂层材料具有良好的物理性能与促成骨性能。

关键词： 微带天线   石墨烯   轨道角动量   涡旋波   化学势   电导率   频率调谐  

摘要： 为了生成不同模态数的轨道角动量涡旋波,使用石墨烯材料设计出一款微带天线,并给出了天线的尺寸与材料.该天线质量轻,结构简单,加工容易,只需调整馈电相位差便能够产生模态数l=-2,0,+2的轨道角动量涡旋波.通过参数化扫描,从阻抗匹配、回波损耗、工作带宽、增益等方面探讨了天线性能,并分析了石墨烯材料特性对天线性能的影响.仿真结果表明,当石墨烯的化学势为0.9 eV时,微带天线工作在14.90 GHz下的回波损耗可达-47.00 dB,增益可达9.25 dB,与传统天线相比性能改善较大.此外,调整石墨烯的化学势可以较好改善天线的回波损耗.

关键词： 稻谷   1D-CNN模型   石墨烯远红外干燥   含水率在线预测  

摘要： [目的]为实现远红外稻谷干燥过程中水分比的精准预测,提出了一种基于1D-CNN(one-dimensional convolutional neural network)的稻谷干燥水分比预测模型,实现对干燥过程中稻谷含水率在线预测。[方法]将稻谷初始含水率调到统一标准后,在自制的石墨烯远红外干燥试验台进行不同温度的干燥试验,每隔2 min采集1组包括干燥温湿度等8个工艺参数数据,经标准化处理后构成数据集。然后以8个工艺参数为输入,水分比为输出,构建1D-CNN干燥模型,通过训练确定模型参数,最后对模型进行验证并与6种经典薄层干燥模型及4种典型机器学习干燥模型进行比较。[结果]试验结果表明,所提出的1D-CNN干燥模型能够很好描述干燥过程中水分比的变化情况,决定系数R^(2)、均方根误差(root mean square error, RMSE)和平均绝对误差(mean absolute error, MAE)分别达到0.993 1、0.018 9、0.012 1;含水率预测的MAE和平均相对误差(mean relative error, MRE)分别为0.143 2%和0.007 8%,明显优于其他对比的干燥模型。[结论]所提出的1D-CNN干燥模型能够准确预测稻谷干燥过程中含水率变化,完全满足含水率在线检测需求。

关键词： 超级电容器   金属有机框架   聚吡咯   石墨烯   三维骨架  

摘要： 具有丰富多孔结构金属有机框架(MOF)在超级电容器领域拥有巨大潜力,但其固有的低导电性严重制约了其在电极材料方面的应用。通过将MOF晶粒嵌入至石墨烯(GE)的三维立体网络内部,并通过共轭聚合物聚吡咯(PPy)的长链结构,共同构筑起集3D分级多孔特性和高度稳定、高效导电性于一体的MOF/PPy/GE三元复合骨架。研究结果证实小比例掺杂PPy的钴(Co)基MOF能在三维网格中更加均匀地分散镶嵌,协同石墨烯纳米片层与导电性优异的PPy链段形成稳定的多级孔隙三维网络结构,有效缓解了石墨烯层间的堆砌效应。电化学性能测试数据显示,制备的复合电极材料显示了出色的电化学储能能力,比电容高达403.56 F/g,并在经过10 000圈循环测试后仍能保持高达98.25%的电容稳定性,体现了优良的超电容性能。

关键词： 芳纶纤维   石墨烯   电子设备   北京大学   设备性能   研究成果   期刊发表  

摘要： 在现代电子设备日益增多的背景下,电磁干扰(EMI)已成为影响设备性能的重要因素。北京大学张锦院士领导的团队成功开发出一种结构-功能一体化石墨烯覆盖的芳纶纤维(GRAF),该材料具有卓越的导电性、高强度和轻质特点,并展现出高效的EMI屏蔽能力。相关研究成果近日在《ACS Nano》期刊发表。

关键词： 石墨烯   NiFe_(2)O_(4)金属陶瓷复合材料   化学镀铜  

摘要： 以化学镀铜石墨烯作为增强相,采用粉末冶金法制备石墨烯增强NiFe_(2)O_(4)基金属陶瓷复合材料,重点探讨了镀铜石墨烯添加量(质量分数,下同)对该金属陶瓷复合材料的气孔率、抗弯强度和抗热震性能的影响.结果表明:添加镀铜石墨烯可以有效提高NiFe_(2)O_(4)基金属陶瓷复合材料的致密度、抗弯强度和抗热震性能;当镀铜石墨烯添加量为3%时,材料的气孔率获得最小值2.30%,抗弯强度达到最大值71.03 MPa,强度剩余率为95.01%;添加适合的石墨烯可以改善相界面的结合强度,进而提升复合材料的抗弯强度和抗热震性能.

关键词： 石墨烯气凝胶   疏水性   超亲油性   再生性能   油水分离  

摘要： 石墨烯气凝胶被认为是一种优异的环保吸附材料,对其结构的改性及简化其合成方法是该领域研究的热点。以氧化石墨烯为前驱体、盐酸多巴胺为交联剂、抗坏血酸为还原剂,利用液相组装法制备了石墨烯气凝胶,在此基础上,通过化学气相沉积法,引入硅基官能团,合成了硅基化石墨烯气凝胶,并对该气凝胶进行了XRD、SEM、FTIR表征和性能测试。研究结果表明,在生成石墨烯气凝胶的过程中,盐酸多巴胺能有效阻止石墨烯片的堆积,因而石墨烯片能够在气凝胶中均匀分布,通过相互搭接形成具有三维连通的多孔网络结构。硅基化石墨烯气凝胶表现出优异的疏水性和超高的亲油性,与水和油的接触角分别为145.36°和0°;此外,它还具有超低密度(3.87 mg/cm~3)、优异的吸附能力和极佳的吸附再生能力。对于有机溶剂,该气凝胶的吸附容量可达到186.8~345.2 g/g,且经过20次循环吸附后,仍能保留约80%初始吸附容量。