关键词： 氧化石墨烯   改性沥青   沥青混合料   黏弹性能   道路工程  

摘要： 为了改善沥青材料的物理力学性能,将新兴的纳米材料氧化石墨烯(GO)和传统的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性剂复合进行沥青改性,并从高温黏弹性角度出发,采用实验手段对改性效果进行了评价。结果表明,相比于SBS单一改性沥青,复合改性能明显改变沥青的黏弹性能,提高了沥青的高温性能和热性能,延长了沥青混合料的使用寿命。当GO掺量(质量分数)大于0.6%时,复合改性对沥青高温黏弹性能的影响有限,且过高的掺量会造成沥青混合料施工温度急剧增长,给施工带来不便,因此最佳GO掺量宜为0.6%。

关键词： 蓝磷   石墨烯   氧吸附   肖特基势垒   异质结  

摘要： 控制纳米电子器件的p型传输仍然是降低肖特基势垒的主要挑战。为了解决这个问题,采用半经验色散校正方案的第一性原理,系统研究了不同浓度的O原子吸附掺杂对蓝磷/石墨烯异质结构层间相互作用和电子性质的影响。结果表明,异质结界面内的O原子吸附可以增强界面结合。并通过改变界面内O原子吸附浓度来调节p型肖特基势垒的高度。进一步发现,通过增加界面内O原子的吸附浓度,可以降低p型肖特基势垒的高度,从而实现高效的电荷转移。最后,界面电荷的重新分布会导致费米能级的移动,而费米能级决定了肖特基势垒的高度。

关键词： 能量转换   原位表征   石墨电极   存储领域   光谱表征   水界面   物理学系  

摘要： 近日,物理学系田传山课题组在电化学界面的原位表征上取得进展。相关成果以“Structure evolution at the gate-tunable suspended graphene-water interface”为题,于2023年8月30日发表在Nature杂志上。作为主要的电催化剂载体和层状插层基质,石墨电极在能量转换和存储领域有着广泛应用。

关键词： 石墨烯   锂离子电池   三维   多孔   纳米带   量子点   掺杂  

摘要： 石墨烯以其优异的物理和化学性能,在锂离子电池负极材料领域备受关注。然而,石墨烯片层间易聚集、高长径比等缺点限制了其应用。对石墨烯进行结构设计可以显著改善上述问题。本文对近年来锂离子电池负极领域中关于结构设计石墨烯的相关文献进行了综述。结构设计石墨烯根据设计维度的不同分为三维石墨烯、多孔石墨烯、石墨烯纳米带和石墨烯量子点。简述了结构设计石墨烯的制备方法、作用机制、结构形貌以及作为锂离子电池负极的电化学性能。结构设计石墨烯在保留石墨烯本身的物理化学特性的基础上,赋予了石墨烯更丰富的三维结构、表面缺陷和边缘形态,以及更高的比表面积和导电性。这些改进促进了石墨烯对锂离子的吸附和储存,优化了锂离子扩散路径,从而提升了石墨烯材料作为锂离子电池负极的电化学性能。对于石墨烯纳米带和石墨烯量子点,通过杂原子掺杂可以更好地发挥其结构优势。

关键词： 氧化石墨烯   2024Al   铝基复合材料   烧结温度   网状分布  

摘要： 以氧化石墨烯(Graphene Oxide)和2024Al粉末为原料,通过静电自组装+放电等离子烧结(SPS)的工艺,制备了含不同质量分数氧化石墨烯和不同烧结温度的氧化石墨烯/2024Al复合材料,并对烧结后材料的微观形貌和力学性能进行表征和测试。结果表明:复合粉体中氧化石墨烯均匀分布,包覆在Al颗粒表面。550℃烧结温度下含0.5%、1%和2%氧化石墨烯(GO)复合材料的压缩强度先提高后降低,分别提高到428.02 MPa和540 MPa,相比于基体提高了12.5%和42%。

关键词： 石墨烯   电磁屏蔽   高性能   纳米复合材料  

摘要： 近年来,电磁干扰及电磁兼容问题日益加剧,严重危害军民领域仪器、仪表等电子设备的安全运行,亟待开发出新型高性能电磁屏蔽材料。石墨烯是一种新型的二维碳纳米结构材料,具有优异的物理与化学性能,为柔性、轻薄、服役性能好的电磁屏蔽材料设计提供了新的解决方案。从电磁屏蔽的基本原理出发,介绍了电磁波屏蔽和损耗的机理及能量转化方式。进一步对石墨烯电磁屏蔽材料进行了系统地分类与归纳,综述了近年来石墨烯电磁屏蔽材料的屏蔽效能和研究进展,对石墨烯电磁屏蔽材料面临的挑战和发展前景进行了展望。

关键词： HfO_(2)薄膜   石墨烯   真空电子束蒸镀   等离子体增强化学气相沉积   H2   生长机理  

摘要： HfO_(2)薄膜和石墨烯是用于制作石墨烯场效应晶体管的主要材料,而采用PECVD(等离子体增强化学气相沉积法)在HfO_(2)衬底上原位生长石墨烯是极具潜力的一种石墨烯制备方法,这种方法有助于降低石墨烯转移过程对石墨烯质量的影响,从而提高石墨烯场效应晶体管的性能。使用真空电子束蒸镀方法在重掺杂单抛硅片衬底上分别于50、150、250℃下沉积了100 nm厚的HfO_(2)薄膜样品;随后选用最优质量的HfO_(2)薄膜作为生长石墨烯的衬底,采用PECVD方法在温度为600℃、CH4流速为4 sccm的条件下,以不同的H2流速(0、5、10、15、20 sccm)原位生成石墨烯薄膜。结果显示,150℃下蒸镀的HfO_(2)薄膜粗糙度最低,表面最平整,同时也拥有最佳的介电性能。当H2流速为10 sccm时,可获得少层石墨烯薄膜,此时的石墨烯薄膜缺陷最小,表面平整且连续性好。通过对HfO_(2)衬底上石墨烯的生长机理进行分析发现,HfO_(2)衬底的低表面能导致含碳物种难以吸附到衬底上,石墨烯不易生长,但适当的H2参与可以有效降低CH4裂解反应的活化能,促进CH4的裂解,有利于生长出大面积的连续型石墨烯薄膜。

关键词： electrocatalysis   elemental doping   proton penetration   hydrogen evolution   corrosion resistance  

摘要： 探索具有优异导电性和稳定性的非贵金属电催化剂对氢经济至关重要.本研究将杂原子掺杂和石墨烯包覆相结合,以控制NiCo_(2)S_(4)(NCS)蛋黄壳微球的电子性能,并抵抗酸性介质中H_(2)O和O_(2)的腐蚀.密度泛函理论(DFT)模拟结合综合表征和实验首次揭示了在NCS中引入P杂原子不仅加速了电子从体相向表面的转移动力学,而且降低了掺杂P原子附近活性S位上的析氢反应势垒.利用DFT计算的穿透能垒预测了rGO覆盖层在P掺杂NCS(P-NCS)表面对质子的渗透性和对H_(2)O和O_(2)分子的抵抗性等重要功能,并用X射线光电子能谱对新催化剂和回收催化剂进行了验证.利用P掺杂剂和rGO覆盖层分别辅助电荷传递和质子传递,通过二者的协同作用获得了催化活性和耐久性之间的平衡.因此,优化后的P-NCS/rGO在70 mV的低过电位下实现了10 mA cm^(-2)的电流密度,并具有令人满意的80小时耐用性.本工作阐明了石墨烯覆盖硫化物催化剂可通过调控电子结构和质子/分子穿透提高电催化性能.

关键词： PECVD   铜膜   石墨烯   电导率  

摘要： 本文利用等离子体化学气相沉积PECVD(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition)技术制备了铜基-石墨烯复合薄膜,通过X射线衍射及Raman光谱证实了低温合成的可行性.同时,逐步研究压强、功率、气流量、基底温度等关键参数对沉积速率的影响,实现了对薄膜材料厚度和生长过程的准确控制.进一步研究发现,H_(2)与CH_(4)的气体比例严重影响了等离子体与基底表面的相互作用,并导致了材料表面微观结构和粗糙度的协同改变.通过工艺参数和气体配比的优化,实现了对薄膜表面结构的有效调节.当H_(2)/CH_(4)为1:12时,薄膜的粗糙度最低,电子与声子的散射源被充分抑制,电导率和热导率分别达到8.3×10^(6)S/cm与158 W/m·K,表明该材料具有良好的导电性及优秀的散热效果.本文系统优化PECVD生产过程中的各项关键工艺参数,并详细分析了气体配比、表面结构、粗糙度及薄膜宏观物性之间的关联,为铜基-石墨烯复合薄膜的工业化生产和商业化应用提供了理论支撑和实验依据.

关键词： 锂离子电池   负极材料   多孔硅粉   石墨烯   CVD  

摘要： 针对传统硅基负极锂离子电池负极材料存在充放电循环稳定性和倍率性能较差的问题,提出一种新型CVD碳包覆SiO_(x)负极材料的制备,并对其电化学性能进行研究。实验结果表明,氧化时间为1min制备的Si/SiO_(x)/G复合材料在电流密度为0.4A·g^(-1)的条件下,首次充放电比容量分别为2903mAh·g^(-1)和3709mAh·g^(-1),经过200次循环后,比容量维持在1357mAh·g^(-1)左右。在1A·g^(-1)的电流密度条件下,首次充放电比容量分别为2940mAh·g^(-1)和3669mAh·g^(-1),首次库伦效率为72%,经过300次循环后,比容量维持在1355mAh·g^(-1)左右,在高电流密度循环25次后,将电流密度减小至0.4A·g^(-1),材料比容量恢复至2034mAh·g^(-1),表现出良好的电化学性能和稳定性。与Si/rGO材料和Si/SiO_(x)/SiC/C复合材料进行对比,Si/SiO_(x)/G复合材料的电化学性能明显高于这两种材料,可以作为硅基负极锂离子电池负极备选材料使用。