关键词： 纯钛表面   氧化石墨烯   硅烷偶联剂   施万细胞   骨感知   神经营养因子  

摘要： 背景:研究种植体表面处理时更看重是否能提高种植体骨结合的效率,而有关口腔种植体骨感知功能的研究则相对较少。目的:探讨纯钛表面硅烷偶联剂共价连接氧化石墨烯涂层对体外施万细胞生物学行为的影响。方法:在TA4钛片表面通过硅烷偶联剂的氨基基团共价连接制备不同质量浓度的氧化石墨烯涂层(0.25,0.5,0.75,1.0 mg/mL,分别命名为0.25-Ti-APTES-GO组、0.5-Ti-APTES-GO组、0.75-Ti-APTES-GO、1.0-Ti-APTES-GO组),通过扫描电镜、拉曼光谱和接触仪对涂层的微观结构、成分及接触角进行表征。分别在光滑钛片、硅烷偶联改性钛片及不同质量浓度氧化石墨烯涂层改性钛片上培养大鼠施万细胞,采用CCK-8法检测各组施万细胞的增殖活性,RT-qPCR和Western blot检测钛片上施万细胞分泌神经生长因子、胶质细胞源性神经营养因子的能力。结果与结论:①扫描电镜下可见,不同质量浓度的氧化石墨烯涂层呈云雾状,高质量浓度氧化石墨烯涂层呈现的云雾状突起更加致密;②与光滑钛片组相比,硅烷偶联改性组钛片表面接触角较小(P<0.05);随氧化石墨烯质量浓度的增加,钛片表面接触角逐渐变小,其中0.75-Ti-APTES-GO组、1.0-Ti-APTES-GO组组接触角小于光滑钛片组(P<0.05);③CCK-8实验显示,与光滑钛片组比较,硅烷偶联剂改性组、0.25-Ti-APTES-GO组、0.5-Ti-APTES-GO组细胞增殖无明显变化(P>0.05),0.75-Ti-APTES-GO组、1.0-Ti-APTES-GO组细胞增殖受到抑制(P<0.05),所以后续实验选择0.25-Ti-APTES-GO组、0.5-Ti-APTES-GO组;④RT-qPCR检测显示,0.5-Ti-APTES-GO组神经生长因子mRNA表达量高于其他3组(P<0.05);0.25-Ti-APTES-GO组胶质细胞源性神经营养因子mRNA表达量低于其他3组(P<0.05),0.5-Ti-APTES-GO组胶质细胞源性神经营养因子mRNA表达量高于光滑钛片组、硅烷偶联剂改性组(P<0.05);⑤Western blot检测显示,0.5-Ti-APTES-GO组神经生长因子蛋白表达量高于光滑钛片组、0.25-Ti-APTES-GO组(P<0.05),胶质细胞源性神经营养因子蛋白表达量高于其他3组(P<0.05);⑥结果表明,硅烷偶联剂复合0.5 mg/mL氧化石墨烯涂层有良好的生物相容性,能较好地促进纯钛表面施万细胞神经生长因子及胶质细胞源性神经营养因子的表达。

关键词： 二氧化硅气凝胶   还原氧化石墨烯   热稳定性   疏水性   机械性能   隔热性能  

摘要： 针对传统二氧化硅气凝胶在实际应用中存在的强度低、易吸水、各项性能难以兼顾等问题,以乙二胺(EDA)还原改性的氧化石墨烯气凝胶作为增强材料,以六甲基二硅氮烷(HMDS)作为疏水改性剂,以四乙氧基硅烷(TEOS)作为硅源,将二氧化硅前驱体溶液浸渍到还原氧化石墨烯气凝胶(rGOA)中,通过溶胶-凝胶法进而冷冻干燥获得还原氧化石墨烯-二氧化硅复合气凝胶(rGOSA)。考察rGOA负载量对rGOSA的微观结构及其物化性能等的影响。结果表明:rGOSA表现出更强的热稳定性和疏水性,具有良好的机械性能和隔热性能。热分解温度高达400℃,水接触角高达143°,应变50%时的抗压强度为0.328 MPa,导热系数低至0.0390W·(m·K)^(-1)(30℃)。

关键词： 聚合物   石墨烯   储氢瓶   气体阻隔性能   复合材料  

摘要： 氢能是改善国内能源结构、实现碳达峰和碳中和目标的重要举措。储氢瓶是氢能发展的关键技术之一。为了提高储氢瓶的质量储氢密度,采用聚合物内衬的轻量化Ⅳ型瓶成为重点发展方向。然而,聚合物内衬的气体阻隔性能成为了限制储氢瓶发展的核心指标。本文阐述了石墨烯提高聚合物气体阻隔性能的机理,归纳了二相和三相气体渗透理论模型,基于石墨烯的化学结构、改性分散、诱导聚合物结晶、取向四个方面总结了石墨烯/聚合物复合材料的气体阻隔性能,在此基础上展望了未来的研究方向。

关键词： LIG   掺杂   异质原子/纳米颗粒   带隙   复合材料  

摘要： 石墨烯独特的晶格结构使其具有十分优越的性能,然而零带隙一直制约着石墨烯的发展。激光诱导石墨烯(Laser-induced graphene, LIG)技术能够显著增强石墨烯的性能,但该技术仍存在带隙小、电容位点少及片层堆叠等问题。通过异质原子/纳米颗粒掺杂LIG技术,可实现石墨烯的微观结构、表面化学活性及孔隙率的调控,从而提升LIG复合材料的性能,为LIG器件的研制及应用提供了新策略。梳理了近年来LIG的掺杂体系,分析了众多异质原子/纳米颗粒掺杂对LIG结构及性能的影响;阐述了诸多LIG掺杂方法的特点,讨论了掺杂LIG器件在各相关领域的应用,为利用掺杂LIG的特性和器件性能相结合,开发人工智能、能源存储与转换、健康检测应用器件提供了研究思路;最后,对异质原子/纳米颗粒掺杂LIG进行了总结,并对其发展前景进行了展望。

关键词： 氧化石墨烯   山杏   组培苗   生根率  

摘要： 以山杏继代组培苗为材料,研究了不同浓度氧化石墨烯的添加对山杏组培苗生根率的影响。研究发现,在生根培养基中添加适宜浓度的氧化石墨烯和生长素IBA,可以促进山杏组培苗生根,使根系更为健壮,生根率有明显提高。结果表明,随着氧化石墨烯和生长素IBA浓度的增加,山杏组培苗生根率表现为先增加后减小的趋势。氧化石墨烯最适浓度为2 mg/L、IBA浓度为0.5 mg/L时,山杏生根率最高,可达94.5%。

关键词： 氧化石墨烯   氨基涂料   木塑复合材料   阻燃   透明度  

摘要： 以三聚氰胺甲醛树脂(Melamine-Formaldehyde,MF)为成膜树脂,以磷酸-季戊四醇(H 3 PO 4-PER)为膨胀阻燃体系,以氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)为阻燃协效助剂制备透明膨胀型阻燃涂料,从而提高木塑复合材料(wood-plastic composites,WPC)的阻燃抑烟性能。结果表明,涂层的透明度高,物理性能良好,阻燃抑烟性能优异。GO的加入,未改变涂层物理性能,但显著提高复合材料的热稳定性和阻燃抑烟性能。加入0.2%的GO,热重分析(Thermogravimetric analysis,TG)测试表明,涂层的残炭量增加了11.0%;模拟大板燃烧法显示,涂层的耐燃时间较对照组提升了75.0%;锥形量热仪(Cone calorimeter,CONE)燃烧测试表明,可以有效抑制涂层的热释放和烟释放,涂层的总热释放量和总烟释放量最大分别下降35.6%和43.5%。片状结构的GO在涂料受热膨胀后成为交联点,提高炭层整体的力学强度和稳定性,进而达到阻燃抑烟的作用。

关键词： 石墨烯   蝶形天线   太赫兹探测器   pn结  

摘要： 高灵敏度、可室温下工作的太赫兹(THz)探测器是太赫兹在生物技术、量子传输、通信、成像等领域得以应用的关键。本文报道了一种石墨烯太赫兹探测器设计方法,该探测器通过将蝶形天线与石墨烯pn结构建至一个器件中,利用蝶形金属天线将波长为110 mm(2.7 THz)的太赫兹远场光汇聚至约800 nm的石墨烯THz吸收层,同时将这蝶形天线的两极设计为两个独立栅极,将800 nm的吸收层转变为可分离光电子的pn结区,通过增强局域光场增加太赫兹吸收,并同时增强光电子分离效率,将正交极化方向的消光比提升了1到2个数量级,在室温下实现了较低的噪声等效功率(NEP)~1 nW·Hz^(−1/2)。这一设计为太赫兹探测提供了新的技术路径。

关键词： 石墨烯   新能源器件   应用  

摘要： 石墨烯因具有优异热学、光学、电学和力学性能,是炭素材料领域近年来的一大研究热点。本文介绍了石墨烯的结构特点,总结了其在新能源器件领域的研究进展,主要包括超级电容器和储能、光催化、储氢、电池电极、光伏、热电、盐度梯度能源等领域,并指出了未来的研究重点。

关键词： 固体润滑   石墨烯   高分子聚合物   摩擦性能   减摩抗磨  

摘要： 石墨烯由于其优异的摩擦学性能常作为添加剂改善润滑剂摩擦性能。基于此,综述了石墨烯添加环氧树脂(EP)、聚酰亚胺(PI)、聚四氟乙烯(PTFE)这3种高分子聚合物摩擦性能研究现状,简要介绍了石墨烯的性质以及3种高分子聚合物的用途和优缺点。重点总结了石墨烯添加3种高分子聚合物所得复合材料在摩擦过程中的摩擦机理。提出了石墨烯增强高分子聚合物的摩擦学性能关键在于石墨烯在基体中的分散性和它们之间的界面强度,以及选择合适的材料进行多元添加可以产生多种材料之间的协同作用。

关键词： 氧化石墨烯   纳米电沉积   金属陶瓷复合层   组织性能  

摘要： 目的 提高纳米金属陶瓷复合镀层硬度、耐磨性,以及耐蚀性。方法 在镀液中添加了氧化石墨烯(GO),在合金的基体上制备了Ni-TiN-GO的复合镀层,并对镀层组织结构、成分、显微硬度、耐磨性和耐蚀性进行表征及分析,探究GO的添加量对其组织性能的影响,确定最适宜的GO添加量。结果 最适宜GO含量为0.3 g/L,所得镀层表面平整致密,与基体结合良好,厚度为8.64μm。晶面表现为双择优取向,晶粒尺寸最小,显微硬度最大,分别为22.8 nm和1 529.1HV。摩擦磨损测试表明摩擦因数为0.8,主要以磨粒磨损为主,具有良好耐磨性能。Ni-TiN-0.3g/LGO复合镀层自腐蚀电流密度较基体和Ni-TiN镀层下降1个数量级,在经过96 h的盐雾试验后,镀层未见开裂,只附着少量腐蚀产物,表现出良好的耐蚀性。结论 当GO的添加量为0.3 g/L时镀层表面最为致密,缺陷减少,并且通过其较大的比表面积可阻碍腐蚀离子通过,进而提高镀层耐蚀性。GO通过在镀液中与Ni^(2+)结合形成复合物共沉积到孔隙缺陷处,同时GO弥散分布于镀层,提供了大量的形核位点,镀层晶粒尺寸下降,因此镀层硬度提高,并且由于GO具有一定自润滑能力,镀层的耐磨性提高。