关键词： 石墨烯散热材料   散热机制   3D热传导网络结构   导热性能   电子器件散热  

摘要： 石墨烯凭借优异的超高比表面积、优异的导电性和导热性及独特的二维平面结构,被广泛应用于热管理、新能源、涂料工业、生物医药等领域,引起各国研究者的广泛关注。系统总结了石墨烯及其复合材料在热管理领域中的研究进展及应用,包括石墨烯的散热机制、石墨烯及其复合散热材料的制备,以及散热材料的应用,并提出了石墨烯应用于热管理领域的未来挑战及发展建议,认为继续深入研究石墨烯散热微结构和热界面问题可以解决声子传输的效率,实现材料热导率的提升,同时为大规模应用石墨烯,还要考虑石墨烯规模化生产,旨在为石墨烯及其复合散热材料的研发及在热管理领域的应用提供一定的思路。

关键词： 氧化石墨烯   水泥砂浆   高温力学强度   孔结构   界面过渡区  

摘要： 【目的】研究氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)对水泥砂浆在常温25℃以及105、200、300和450℃作用后力学性能的影响及机理。【方法】使用聚羧酸减水剂提高GO在水泥基体的分散,并使用紫外光谱证实GO在模拟孔溶液中分散良好。【结果】研究结果表明:掺入0.04%分散良好的GO可以改善水泥砂浆的抗折、抗压强度。掺入GO的水泥砂浆样品抗折强度在25、105、200、300和450℃时比未掺入GO样品分别提高了10%、7.6%、11.43%、16.64%和11.67%;而抗压强度则分别提高了13.95%、3.89%、6.38%、11.14%和4.15%。通过水化产物成分结构分析得出,掺入分散良好的GO可以提高水泥的水化程度;孔结构分析显示,GO的加入抑制了水泥砂浆在高温作用后孔结构的粗化,改善了孔结构,降低了孔隙率;微观结构观察显示水泥砂浆中的界面过渡区得到明显改善。

关键词： 金纳米棒   自组装   石墨烯   折射率传感   表面等离子体共振  

摘要： 采用溶剂蒸发诱导自组装法,首次直接在石墨烯表面制备了垂直排列的金纳米棒阵列,进而提高了石墨烯折射率传感技术的性能。抗体被接种在金纳米棒和石墨烯表面,实现对目标物兔IgG进行动态、免标记和高灵敏度的检测。其灵敏度和检测限分别达到39.49mV/(μg/mL)和0.16ng/mL。与纯石墨烯芯片相比,其灵敏度提高了40倍,检测限降低至原来的1/70。石墨烯折射率传感技术性能的显著提升来自于石墨烯和金纳米棒阵列的相互作用。通过有限元模拟的方法证明金纳米棒阵列的存在不仅使探测光的能量局域在金纳米棒周围,而且显著增强了石墨烯表面的电场强度,这有利于生物分子的高灵敏度检测。直接在石墨烯表面自组装金纳米棒的方法不仅对提高石墨烯折射率传感技术的灵敏度具有重要意义,而且也为其它类型光学传感技术的性能的提升提供了新的思路。

关键词： 高模碳纤维   GNP   电泳沉积   复合材料   湿热性能   界面性能  

摘要： 高模量碳纤维(HMCF)复合材料的界面性能一直是影响其应用的关键所在,对HMCF进行表面改性则是实现界面性能提高的重要途径之一。采用电泳沉积法将石墨烯纳米片(GNP)引入到HMCF表面,通过SEM、XPS对改性前后的HMCF表面形貌、表面化学状态进行了表征,测试了改性前后HMCF增强环氧树脂复合材料的层间剪切强度(ILSS)和吸湿率。结果表明,HMCF表面电泳沉积GNP,不仅可以改善其增强环氧树脂复合材料的界面性能,同时也能降低复合材料的吸湿率。在GNP浓度为0.5 mg/mL,电泳沉积电压为10 V时,复合材料层间剪切性能提高了8.8%,达到75.6 MPa;90℃、80%相对湿度(RH)环境下存放30天后,与未改性样品相比,其吸湿率降低了9.5%,存放60天后层间剪切性能仍保持在67.8 MPa。改性高模量碳纤维复合材料界面性能与耐湿热性能均得以提高。

关键词： 水热法   掺杂   石墨烯   电极材料   赝电容   超级电容器  

摘要： 通过水热法制备钼酸锌镍-石墨烯复合材料(ZNMO-rGO),采用SEM、XRD和FTIR进行表征,探讨了乙醇含量对其结构和微观形貌的影响,利用循环伏安、恒电流充放电和交流阻抗测试研究了其电化学性能。结果表明,ZNMO-rGO复合物以ZnMoO_(4)、NiMoO_(4)和rGO为主晶相,呈棒状结构相互堆积。在2 mol/L KOH电解液中,电流密度为1 A/g时,ZNMO-rGO复合物样品的比电容为472.4 F/g;电流密度为5 A/g时,首圈比电容为100.8 F/g,500次循环后比电容为91.75 F/g,循环稳定性可达91.02%。赝电容行为发生的同时,加入石墨烯使比容量提升,表明ZNMO-rGO是一种有效的电极材料。

关键词： 热致相分离   聚丙烯   石墨烯   增强型中空纤维膜   油水分离  

摘要： 为有效从油水混合物及乳液中分离油或水,以聚丙烯(PP)为成膜聚合物,大豆油为稀释剂,二氧化硅(SiO_(2))和二维片层结构石墨烯(GE)为疏水添加剂,采用编织管增强/热致相分离(TIPS)联用法制备了增强型疏水PP中空纤维膜。通过改变GE添加量研究了其对膜形貌、疏水性能、渗透及分离性能等的影响。结果表明:随着GE质量分数的提高,膜的孔隙率、平均孔径和油通量呈现先增大后减小的趋势;膜表面疏水性、亲油性和爆破强度随GE添加量的增加而提高;当GE质量分数为0.5%时,膜的水接触角达132.4°,平均孔径为0.16μm,断裂强度达159 MPa,对煤油包水、大豆油包水、正己烷包水3种乳液的分离效率分别为98.9%、98.4%、98.6%,对应的通量为34.8、29.6、52.3 L/(m^(2)·h)。

关键词： 氧化石墨烯   金属防腐蚀   复合涂层   光阴极保护技术   涂层填料  

摘要： 氧化石墨烯(GO)作为石墨烯的衍生物具有优异的综合性能,在金属的防腐蚀领域中表现出了巨大的应用潜力。GO不仅具有石墨烯的二维层状结构,还含有羟基、羰基、羧基和环氧基团等官能团可作为活性位点与其他物质进行共价/非共价性功能化改性,因此GO常被用作填料来增强涂层的综合性能。本文以GO复合涂层为中心,简要地介绍了其理化性质,以当前世界金属腐蚀的情况和腐蚀类型为切入点,针对一些常用的腐蚀防护方法进行了讨论。综述了近年来国内外关于GO与有机物和无机物的复合涂层在金属腐蚀与防护领域的研究进展并对复合涂层的防腐机制进行了简述;最后,总结了目前研究工作中存在的关键科学难题与挑战,对涂层的研究方向与应用前景进行了展望。

关键词： 高有机硫煤   石墨烯   生物H_(2)S生成机制   硫酸盐还原   厌氧发酵  

摘要： 煤层气生物工程为煤层气的增产提供了一条行之有效的路径,如何提升煤储层生物甲烷产量,是制约该技术发展与应用的关键。随着对微生物之间电子传递机制的深入研究,导电材料成为了增强有机物降解的外源添加剂。采用石墨烯促进厌氧发酵系统中的电子传递速率以提高甲烷(CH_(4))生成率是一种可以现场实施的、有效的强化措施。对高硫煤而言,石墨烯强化了甲烷产出,但其添加除了影响产甲烷能力外,是否会影响硫化氢(H_(2)S)的生成尚不明确。以晋城15号高硫煤为碳源和硫源、石墨烯作为导电材料进行实验室厌氧发酵试验,通过对生物甲烷和硫化氢的产气特征、煤中形态硫含量变化、煤表面元素赋存状态、关键液相物质变化以及微生物群落结构等检测和分析,系统探讨H_(2)S的成因及影响机制。结果表明:在以煤为底物的厌氧发酵系统中添加石墨烯强化生物CH_(4) 产出的同时,也强化了H_(2)S的生成,添加石墨烯的发酵系统中累计CH_(4)产量为4.86 mL/g、H2S产量为5.52 mL/g,比不添加石墨烯的厌氧发酵系统的2.74、4.94 mL/g高出77.37%和11.74%。石墨烯的添加更是加速了有机硫的降解,残煤中硫醇和硫醚也被微生物完全转化。针对关键液相小分子有机物,添加石墨烯的厌氧发酵系统中各类物质的降解速率明显高于不添加石墨烯的厌氧发酵系统。细菌群落中Desulfovibrio和Geovibrio以及古菌群落中Methanosarcina的丰度在添加石墨烯后显著上升,其中Geovibrio可为产甲烷古菌提供额外电子,Desulfovibrio与Methanosarcina之间潜在的直接种间电子传递(Direct Interspecific Electron Transfer,DIET)是影响CH_(4 )和H_(2)S生成的原因,这种电子传递方式提高了菌群的活性和降解效率,加速了产甲烷和硫酸盐异化还原过程中关键酶的合成。H_(2)S具有2种形成机制:一是甲基营养型产甲烷菌直接利用有机硫化物的甲基基团生成CH_(4)的同时产生H_(2)S;二是水解菌表达的硫酸酯酶与硫酸盐还原菌协同作用,主要归功于细菌Macellibacteroides的作用,且是H_(2)S的主要成因。这一认识给煤层气生物工程的现场实施提出了要求,即针对高硫煤储层进行微生物增产时需要添加H_(2)S的生物抑制剂抑制其生成。

关键词： 生物可降解合金   复合涂层   羟基磷灰石   壳聚糖   N掺杂还原氧化石墨烯   电化学分析   耐腐蚀性能  

摘要： 利用电泳沉积和热还原相结合的方法,在ZK60镁合金表面制备不同沉积电压下的HA-NrGO-CS(羟基磷灰石-还原氧化石墨烯-壳聚糖)三元复合涂层,XRD(X射线衍射)结果表明,Mg^(2+)会掺杂到HA(羟基磷灰石)中影响HA(002)晶面的生长,使其沿(300)晶面生长形成片或板状的HA再结晶晶体,Mg^(2+)掺杂从而减小复合涂层的晶粒尺寸形成更加均匀致密的复合涂层。红外和拉曼光谱证实了氮原子的掺杂和GO(氧化石墨烯)的有效还原。电化学结果显示,不同沉积电压下制备的HA-NrGO-CS复合涂层对基体都有一定的保护,140 V条件下制备的复合涂层具有最大的E_(corr)(腐蚀电位):-0.28 V值和最小的I_(corr)(腐蚀电流密度):5.04μA/cm^(2)值,CR(腐蚀率)值:0.11 mm/year表明涂层能有效延缓基体合金的腐蚀速率,此时复合涂层具有最优的耐腐蚀性能。有效地解决了Mg基体作为潜在骨科植入材料在人体内腐蚀速率过快的问题。

关键词： 压阻传感器   转换电路   可靠性  

摘要： 研究了石墨烯/氧化石墨烯压阻传感器被挤压时电阻的变化情况,同时设计了串联电阻法、电桥法和放大电路法转换电路,成功实现了将电阻值转换为电压值。利用仿真软件对3种转换电路的输出电压变化量和传感器电功率进行了测试,结果表明,放大电路法转换电路具有较优的热效应可靠性,为小阻值压阻传感器信号转换、读取和监测提供了有效的解决方案。