关键词： 晶体结构   氢原子   石墨烯   高空间分辨率   华威大学   质子   理论预测   渗透性  

摘要： 据报道,英国曼彻斯特大学和华威大学的研究人员解开了一个长期存在的谜题:为什么质子对石墨烯的渗透性比理论上预期的要高得多。10年前,科学家证明,此前被认为“密不可透”的石墨烯材料可被质子(氢原子核)穿过。这一出人意料的结果引发了一场争论,因为理论预测,质子需要数十亿年的时间才能渗透到石墨烯的密集晶体结构中。于是,科学家提出假设,即质子不是通过晶格本身渗透,而是通过其结构中的孔渗透的。新研究得出了质子渗透石墨烯的超高空间分辨率测量结果,并证明了完美的石墨烯晶体对质子具有渗透性。出乎意料的是,质子在晶体的纳米级皱纹和涟漪周围的渗透显著加速。

关键词： 锂离子电池   超级电容器   太阳能电池   燃料电池   石墨烯   电子迁移率   正六边形   二维材料  

摘要： 石墨烯是由碳原子sp^(2)杂化,以正六边形为元胞的蜂窝状二维晶格,石墨烯的厚度只有0.335nm,C-C键长约为0.142nm,是目前已知最薄的二维材料。石墨烯具有非常高的比表面积、电子迁移率、杨氏模量和热导性,在锂离子电池、透明导电薄膜、超级电容器、燃料电池、太阳能电池、储氢材料等诸多领域都具有广阔的应用前景。

关键词： 蚕丝   石墨烯材料   功能化   改性蚕丝材料   柔性可穿戴  

摘要： 为优化蚕丝纤维和石墨烯材料的相互结合作用并进一步增强和丰富蚕丝纤维的性能和用途,扩大其在纺织及生物医疗柔性可穿戴领域的应用,详细介绍了石墨烯及其衍生物材料通过内在改性法和外在改性法制备蚕丝材料的方法及应用,并对比分析了各种方法的优缺点,简要介绍了改性蚕丝材料中氧化石墨烯化学还原法和高温还原法的特点。阐述了在力学性能、导电性能、抗紫外线性能、抗菌性能、防污/防水性能等方面,石墨烯改性蚕丝的工作机制及研究进展。综述了石墨烯改性蚕丝材料的性能及其在智能传感器纺织品领域的应用现状,最后展望了石墨烯改性蚕丝材料的研究及发展方向,以期拓宽其应用。

关键词： 振动能量收集   P(VDF-TrFE)   高压静电纺丝   石墨烯   氧化锌  

摘要： 提出了一种利用高压静电纺丝法制备P(VDF-TrFE)/ZnO/Graphene(以下简称GR)复合纳米纤维薄膜的方法,并对其压电性能进行了研究。首先,利用扫描电镜(SEM)观测复合薄膜的表面形貌并分析其X射线衍射(XRD)图谱。其次,将薄膜封装为三明治结构的压电纳米发电机(PNG)并研究了其压电性能。结果表明,含10%ZnO、0.1%GR的P(VDF-TrFE)/ZnO/GR复合薄膜压电纳米发电机开路输出电压和短路输出电流峰值为12.6 V、7.88μA,约是纯P(VDF-TrFE)薄膜的2.7倍、3.1倍。在激振力大小3.5 N,频率为5 Hz的条件下P(VDF-TrFE)/ZnO/GR压电纳米发电机的最大瞬时输出功率为33.85μW,持续激振21 min后,LTC3588-1毫微功率能量收集电源可以稳定输出3.3 V电压1.5 s。P(VDF-TrFE)/ZnO/GR压电纳米发电机具有良好的压电性能,具有成为自供电设备的潜力。

关键词： 碳材料   石墨烯   孔隙率   海洋电场电极   Ag/AgCl电极  

摘要： 目的制备石墨烯、活性炭及碳纤维改性Ag/AgCl海洋电场探测电极,研究改性电极的孔隙率变化及孔隙率对电极极差性能的影响。方法首先将3种碳材料与Ag粉、AgCl粉末混合,并采用粉压法将其压制烧结成电极,并对电极进行吸水率测试、孔隙率计算、极差测试以及表面形貌观察。结果经过石墨烯改性的电极性能提升最明显,吸水率可达0.026,孔隙率可达4.15%,相比于未改性的电极(吸水率0.003,孔隙率0.071%)有较大的提高,且极差减小至0.072 mV,极差稳定时间缩短至约3 h。采用超景深三维显微系统对4种电极表面形貌进行观察,石墨烯、活性炭的加入有效提高了电极表面孔的数量以及微观高度差的大小,GO-Ag/AgCl电极的表面孔洞较大且分布均匀,微观高度差达到41.27μm。结论孔隙率与电极极差、极差稳定时间有较大的相关性,在一定范围内,孔隙率越大,电极极差越稳定且越小,极差稳定时间越小,且石墨烯的引入可有效提升Ag/AgCl电极的孔隙率,对其极差性能有较大提高。

关键词： 石墨烯谐振器   声子晶体软支撑   能量耗散稀释   品质因数  

摘要： 航空、航天等领域对高性能传感器提出了系列迫切需求,石墨烯因其优异的机械电子学特性,有望进一步提高传感器性能,得到了广泛研究。石墨烯谐振器作为一种新的敏感单元,因其极薄的厚度而具有非常高的传感灵敏度。但目前,室温下石墨烯谐振器的抗干扰能力和稳定性普遍较差,室温下石墨烯谐振器品质因数较低成为制约石墨烯谐振器性能提升和应用的一个关键因素,提高石墨烯谐振器品质因数成为亟待研究的问题。本文通过建立石墨烯谐振器的能量耗散稀释理论模型,分析石墨烯谐振器能量耗散分布特性;在理论模型指导下,提出一种基于声子晶体软支撑结构的石墨烯谐振器能量耗散抑制新机制,开展石墨烯声子晶体谐振器优化设计、制备与特性测试分析研究,从而为提高石墨烯谐振器品质因数提供一种新的技术手段。

关键词： 聚乙烯   石墨烯   吸波复合材料   热还原   电损耗  

摘要： 高分子吸波复合材料广泛应用于航空航天吸波领域,通过将高性能吸波填料引入到聚乙烯基体可制备得到轻质、宽频和强吸收的复合吸波材料。石墨烯由于其轻质、比表面积大、电导率可调的特性常被用作高效高分子复合吸波材料的填料从而受到广泛关注。本文通过引入过硫酸铵膨胀法增加鳞片石墨的比表面积成功制备了高效大片层石墨烯吸收剂,在此基础上与聚乙烯复合制备不同性能的石墨烯/聚乙烯复合吸波材料,本论文详细研究了石墨烯热还原温度对复合材料吸波性能的影响并对其吸波机理进行了讨论。结果表明,采用适中温度(1200℃)热还原得到的复合吸波材料具有良好的吸波性能,在填料质量分数仅1.5%填充量下,该复合吸波材料匹配厚度为2 mm,吸收峰达到-40.2 dB,低于-10 dB吸收的有效带宽为2.675 GHz。其机理为:当还原温度较低时,复合吸波材料中吸波剂的导电性能差,难以感应电磁波形成电流对其进行损耗;还原温度过高,复合吸波材料中吸波剂的导电性很高,会在表面产生大电流,从而发生趋肤效应,难以使电磁波进入粉体内部进行有效损耗。通过该方法可简单方便地制备轻质、宽频和强吸收的复合材料,有望用作电磁波吸收器件。

关键词： 石墨烯薄膜   商业化应用   粉体材料   化学气相沉积法   金属衬底   超平整   Cu(111)   物理化学性质  

摘要： 尽管石墨烯薄膜材料表现出优异的电学、光学等物理化学性质,但相较于石墨烯粉体材料,其商业化应用还远未成熟.基于化学气相沉积法,在金属衬底上生长石墨烯薄膜被认为是批量化制备大尺寸石墨烯薄膜的主流路线.其中,在平整的Cu(111)晶圆衬底上外延生长超平整石墨烯单晶晶圆薄膜,是面向电子器件应用领域高品质石墨烯薄膜的制备方法[1,2].但是,石墨烯晶圆在具体应用场景中往往不在其金属生长衬底上进行应用,需要将石墨烯单晶晶圆从金属衬底上转移至硅衬底等衬底,进而实现其应用价值.

关键词： 离子水凝胶   石墨烯   导电非织造布   柔性电子织物   触摸传感  

摘要： 针对现有薄膜状、硅胶基触摸传感器件抗弯折性差、热湿舒适性不佳等问题,提出了采用柔软亲肤的聚乳酸非织造材料为基材构筑柔性触摸传感电子织物的研究策略,构建聚丙烯酰胺-氯化锂离子水凝胶双向离子导电体系,采用芯吸沉积效应制备石墨烯导电非织造织物,复合形成层叠结构电子织物,研究触摸传感电子织物对触摸动作的识别及不同机械形变对触摸信号的影响规律。结果表明:触摸传感电子织物可定位识别触摸动作;响应时间仅为25 ms,表现出优异的响应速度;在不同速度触摸下,触摸信号波动率仅为5%,表现出优异的稳定性。弯曲循环500次后,触摸传感电子织物的触摸性能仍维持恒定,表现出优异的抗干扰性。此外,触摸传感电子织物具有优异的热湿舒适性,可长期穿戴。基于此,触摸传感电子织物可实现显示界面的控制功能,在可穿戴人机交互领域具有广阔的发展潜力。

关键词： 学海无涯苦作舟   书山有路勤为径   仰望星空   石墨烯   科学研究   有滋有味   青春  

摘要： 若无奋斗同拼搏,人生即白活。——题记奋斗的青春,让人生的漫漫旅程变得有滋有味。奋斗的青春是“我习于冷,志于成冰”;奋斗的青春是“书山有路勤为径,学海无涯苦作舟”;奋斗的青春是“长风破浪会有时,直挂云帆济沧海”。科学研究这条路注定漫长而枯燥,不到最后,谁也不知道结果如何。但科学界冉冉升起的新星“石墨烯驾驭者”——曹原就这样在这条看不到尽头的路上踽踽独行。即便他也感到艰辛与困倦,但仰望星空过后,坚定的只有不灭的信仰。他用自己的方式默默地奋斗,不显山露水,一心钻研其中。