关键词： 量子干涉   石墨烯金属配合物   复合结构   电子性质  

摘要： 文章旨在探索量子干涉对石墨烯金属配合物复合结构的电子性质的调控效应,通过调整干涉条件,观察到复合结构的电子能级、电导率和电子传输性质发生了显著变化。结果显示,在特定的干涉条件下,石墨烯金属配合物复合结构的能带结构发生调节,电导率得到增强或抑制,电子传输特性发生变化。进一步分析表明,这种调控效应与量子干涉引起的载流子浓度变化密切相关。该发现揭示了量子干涉对石墨烯金属配合物复合结构电子性质的潜在调控机制,为石墨烯金属配合物复合结构的电子器件设计和应用提供了新思路。

关键词： 化纤行业   产业结构调整   纺织服装行业   无机材料   改性聚酯   高分子材料   石墨烯   三元共聚  

摘要： 近年来,石墨烯得到了纺织服装行业的较大关注,也得到较为广泛的应用。常州恒利宝纳米新材料科技有限公司从2013年就开始了石墨烯及无机材料的制备、研究,如今成功实现了石墨烯及无机材料在高分子材料中的应用研究及规模化生产,其中原位聚合氨基石墨烯改性聚酰胺6和原位三元共聚羧基石墨烯改性聚酯两类产品,先后被中国纺织工业联合会鉴定为达到国际先进水平,极大推动化纤行业高质量发展与产业结构调整。

关键词： 介电衬底   石墨烯   常压化学气相沉积   纳米银   表面增强拉曼  

摘要： 目的为了进一步完善Ag基表面增强拉曼(SERS)基底,提升其性能,设计了制备SERS基底的新型方法,采用2种方法制备分别得到转移石墨烯纳米银复合SERS基底(Transfer-G/Ag/SiO_(2)基底)和纳米银石墨烯复合基底(Ag/G/SiO_(2)基底),并对2种基底的增强效果从增强因子、热稳定性、重复性的角度进行比较。方法使用常压化学气相沉积(APCVD)在二氧化硅和铜表面同时生长石墨烯,使用多元醇水热法制备纳米银,前者与纳米银复合得到Ag/G/SiO_(2)基底,后者将生长出的石墨烯转移后与纳米银制备得到Transfer-G(Cu)/Ag/SiO_(2)基底,以传统方法制备的Transfer-G/Ag/SiO_(2)基底为对照,评价制备的Ag/G/SiO_(2)基底的增强性能。结果使用拉曼测试平台选用低功率532 nm激光测量10^(-6)mol/L罗丹明6G(R6G)探针分子的SERS拉曼光谱,比较2种基底的性能。计算得到2种基底基于10^(-6)mol/L R6G的增强因子,Transfer-G/Ag/SiO_(2)基底的增强因子为9.93×10^(5),Ag/G/SiO_(2)基底的增强因子为9.23×10^(5)。测试Ag/G/SiO_(2)的稳定性得到,在611、1362、1648 cm^(-1)处特征峰的RSD值分别为9.80%、14.08%、18.18%,数值均低于20%,甚至在611 cm^(-1)和1362 cm^(-1)处的RSD值分别低于10%和15%。结论Ag/G/SiO_(2)基底的SERS效果与传统方法制备的Transfer-G(Cu)/Ag/SiO_(2)基底相比增强效果同样显著,表现在:两者增强因子基本相同,且都具有很好的热稳定性、均匀性和高度重复性。由于使用水热法提高了纳米银的制备效率,并且石墨烯生长避免转移过程,减少对石墨烯的物理损伤和化学药品的化学损伤,确保原位生长石墨烯的质量,进而提高Ag/G/SiO_(2)基底的性能,为快速制备高性能SERS基底提供可行方法。

关键词： 褶皱效应   界面接触质量   金属强化   石墨烯层数   分子模拟  

摘要： 对铜/石墨烯塑性变形行为与强化性能分析对膜-基界面耦合提升金属材料使役性能起促进作用,也为纳米铜强韧机制理解提供有益参鉴价值。基于纳米压痕法对石墨烯膜-单晶铜基底的接触特性展开全原子模拟。分析基底表面有无石墨烯、覆石墨烯层数、基底晶面不同的塑性变形行为与力学强化性能,探讨石墨烯边界效应的褶皱对界面接触质量与强化性能的影响。研究表明:对铜/石墨烯而言,纳米压痕时的载荷与位移曲线保持线性关系,主要源于石墨烯面内弹性变形呈均匀化;相比纯铜,铜表面覆石墨烯的承载性更高,其弹性模量与硬度随覆石墨烯层数增加而线性增大。结果指出:铜表面覆三层石墨烯的硬度与弹性模量比纯铜提高约7.4倍,其强化效应源自石墨烯受载产生的面内均匀弹性变形与压头-膜基界面接触质量的协同作用;石墨烯褶皱处的应力集中易诱驱铜上表面产生类褶皱波纹的塑性变形痕迹。相比双边界固定的石墨烯而言,单边界固定的石墨烯褶皱变形更大,界面接触质量有所增加,而强化效果相比却降低28%。当覆石墨烯层数相同时,不同晶面铜/石墨烯的力学性能和膜-基界面塑性变形有着显著各向异性特征。研究结果对微机电系统金属器件力学性能提升有重要作用。

关键词： 石墨烯   氧化石墨烯   改性   分散与定向   环氧防腐涂层   自修复  

摘要： 石墨烯作为一种新型二维片层碳纳米材料,具有超大比表面积以及优异的疏水、导电、屏蔽、阻隔、自修复和化学惰性,在腐蚀防护领域展现出广阔的应用前景,但分子间的高比表面能和强π-π作用使其难以均匀分散,很大程度上限制了性能的发挥。氧化处理可以扩大石墨烯的层间距,降低团聚倾向,且表面新生的大量功能基团更有利于后续改性。归纳总结了近年来促进氧化石墨烯分散和有序排列的新方法及其在环氧涂层防腐方面取得的新进展,并对现阶段存在的一些问题进行了探讨与展望。

关键词： 水基钻井液   微裂缝封堵   石墨烯封堵剂   微纳米处理剂  

摘要： 在解决硬脆性泥页岩井壁失稳和深层泥砂岩互层的储层伤害问题过程中,强化对微裂缝微孔隙的快速封堵是攻关方向之一。石墨烯因其优异的纳米尺寸和片层状的膜结构,在封堵时具有低浓度、高效率的特点。以石墨为原材料,采用旋转剥离工艺技术,室内制备了一种稳定的石墨烯浆体材料。性能评价表明,该处理剂中值粒径D50在5μm左右,具有较好的降滤失和抑制页岩膨胀的效果,能有效强化对砂盘微孔隙的封堵。通过2口井的现场应用表明,该处理剂与水基钻井液具有良好的配伍性,能够提高钻井液的封堵效果,有利于解决滤液侵入导致的井壁失稳问题。

关键词： 太赫兹   石墨烯   生物传感器   类电磁诱导透明谐振  

摘要： 提出一种由石墨烯和金属铝构成的复合结构的太赫兹超表面生物传感器。超表面由金属铝结构形成类电磁诱导透明谐振,并在铝结构表面通过湿法转移一层石墨烯。通过对石墨烯掺杂蚕丝蛋白来改变石墨烯费米能级,从而改变传感器透射光谱的振幅。实验结果表明,该传感器的检测极限可以达到0.35 ng/mL。利用石墨烯狄拉克点的电磁波调控特性和耦合模型对传感器的工作原理进行分析。在生物医学领域,该生物传感器为微量蛋白的高灵敏检测提供了一种方法。

关键词： 石墨烯废水   混凝沉淀   絮凝沉淀   综合实验  

摘要： 随着石墨烯产业的兴起,强酸高氟高金属离子废水的排放量也与日俱增。本实验在石墨烯废水处理研究基础上设计了一个综合创新实验。采用了单一混凝、中和混凝、混凝絮凝、中和混凝絮凝四种方式处理石墨烯模拟废水,比较其对氟离子、金属离子等污染物的去除效果,利用离子色谱、X射线粉末衍射仪等对污水中的离子含量与沉淀物进行分析。研究结果表明,氢氧化钠、氢氧化钙与絮凝剂联用效果最佳,其除氟率达98%,金属离子去除率达99.5%,产渣量较传统工艺减少50%以上。该实验操作方便,现象易于观察;实验内容突出理论与实践相结合,不仅充实了实验课程的教学设计,也引导学生熟悉工业生产实际、提高环境保护意识、掌握化学相关软件的使用及数据分析处理的能力,符合应用型本科院校培养学生综合能力的要求。

关键词： 偏振状态   几何相位   时域有限差分法   氧化石墨烯   圆偏振   光强度   折射率变化   功能器件  

摘要： 基于超表面设计的超透镜可以调制光的振幅、相位和偏振,并获得多种新颖的聚焦效果,近年来受到广泛关注。受制于材料调控与光场调制的局限,常见的超透镜多表现出静态单一的光场聚焦效果。本文基于氧化石墨烯材料可调制光学性质,采用时域有限差分法(finite difference time domain, FDTD),针对正交圆偏振设计超透镜,通过模拟材料相变产生的折射率变化,在焦点处表现出光强度可调能力,并表现出几何相位与传输相位共同影响的聚焦机制。同时,对超透镜进行多区域设计,在不同偏振状态光的入射下实现独立聚焦效果,为实现多焦点、可调超透镜功能器件的设计提供了重要依据。

关键词： 氧化石墨烯(GO)   Ni-GO复合镀层   电沉积   力学性能   耐蚀性能  

摘要： 目的探究镀液中氧化石墨烯(GO)含量对于Ni-GO复合镀层的组织结构、力学性能、耐腐蚀性能的影响,并以此来确定GO的添加量。方法采用电沉积技术制备Ni-GO复合镀层,并采用正交试验的方法找到Ni-GO复合镀层的优化制备工艺。通过SEM、EDS、XRD、XPS、拉曼等技术对GO和制备的Ni-GO复合镀层的形貌、组织结构进行表征分析,采用硬度仪、摩擦磨损试验仪、电化学工作站等对Ni-GO复合镀层的力学性能及耐蚀性进行分析。结果采用正交试验的方法得到了Ni-GO复合镀层优化制备工艺条件,GO质量浓度为1.0 g/L,阴极电流密度为5 A/dm^(2),镀液温度为60℃,电镀时间为50 min。基于优化工艺条件下镀层的硬度为596.5HV,沉积速率为6.583 g/(dm^(2)·h)。其中镀液中氧化石墨烯浓度对Ni-GO复合镀层性能影响最大。结论研究发现,Ni-GO复合镀层底部是Ni含量比较多的菜花头结构,在菜花头上面主要是石墨烯与Ni晶粒镶嵌在一起的尺寸不一的珊瑚状结构。当镀液中GO质量浓度为1.0 g/L时,制备出的Ni-1.0GO复合镀层中石墨烯含量最高,珊瑚状结构连接缝隙变小,组织致密性最好,孔隙缺陷最少。与Ni镀层相比,Ni-1.0GO复合镀层的硬度提高了37.7%,磨损质量损失减少了73.5%,耐蚀速率降低了44.8%。