关键词： 电场调控   异质结   肖特基势垒   石墨烯/MoS_(2)  

摘要： 本文基于第一性原理方法,系统研究了外电场对石墨烯/MoS2范德瓦耳斯异质结界面相互作用及其电子性质的影响.计算结果表明石墨烯和MoS2之间通过微弱的范德瓦耳斯力结合形成异质结,石墨烯/MoS2异质结的能带基本上是单层石墨烯和单层MoS_(2)能带结构的简单叠加并形成了N型肖特基势垒;由于异质结的石墨烯层的电子向MoS_(2)层转移,导致石墨烯表面带正电,MoS_(2)表面带负电,在异质结内部形成了方向由石墨烯指向MoS2的内建电场.此外,对异质结施加不同强度的负电场时,体系的接触类型逐渐由N型肖特基接触类型转变为欧姆接触;对异质结施加不同强度的正电场时,体系的P型肖特基势垒呈降低趋势,体系的N型肖特基势垒呈现先缓慢升高再急剧下降的特点,在电场强度提高至5.0 V·nm^(-1)附近时,接触类型由N型肖特基接触转变为P型肖特基接触.此项工作将对相关二维场效应晶体管的设计提供参考.

关键词： 钛合金   复合电镀   铜   氧化石墨烯   组织结构   摩擦磨损  

摘要： 采用硫酸盐−氯化物体系在TC4钛合金表面电镀铜−氧化石墨烯(Cu–GO)复合镀层。通过扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和划痕仪对比研究了Cu镀层和Cu–GO复合镀层的组织结构、显微硬度及结合强度。通过摩擦磨损试验考察了两种镀层的耐磨性。结果表明,Cu–GO复合镀层组织致密,与基体结合紧密,显微硬度为191.7 HV0.49,与基体的结合强度比Cu镀层更高。在常温下与GCr15钢球对磨时,Cu–GO复合镀层能够为TC4钛合金提供良好的摩擦磨损防护,主要的磨损机制为轻微的犁削磨损和削层磨损。与Cu镀层相比,Cu–GO复合镀层具有更低的摩擦因数,且在相同条件下的磨损率更低,耐磨性更佳。

关键词： 石墨烯季铵基水凝胶   甲基橙   高效吸附  

摘要： 采用水热合成法制备了石墨烯基水凝胶(GH),并成功嫁接季铵基制备了石墨烯季铵基水凝胶(GHP)。采用扫描电镜、元素分析、红外吸收和Zeta电位对GHP理化性质进行了表征,考察了不同pH下GHP对阴离子染料甲基橙(MO)的吸附。结果表明:(1)GHP对MO的吸附行为更符合Langmuir和拟二级动力学模型,表明吸附过程为单层的化学吸附。(2)随溶液pH增加,材料表面官能团产生去质子化,所带负电荷增加,对MO的吸附能力下降,而在嫁接季铵基后,季铵基能在较宽pH范围内保持正电,使其与MO间静电斥力减弱,吸附量增加,使得聚二甲基二烯丙基氯化铵加入量(质量分数)为2%的GHP(GHP-2%)在pH为3.0、7.0下对MO的最大吸附量分别达到398.448、224.473 mg/g。(3)由于GHP-2%高度发达的孔隙结构,MO在其孔内扩散时间较长,导致其吸附MO的平衡时间明显长于其他材料。

关键词： 聚四氟乙烯   纳米二氧化硅   单层氧化石墨烯   摩擦学性能  

摘要： 为研究具有层状结构和球状结构的纳米填料之间的相互作用对聚四氟乙烯(PTFE)复合材料摩擦磨损行为的影响,采用冷冻干燥超声共混-冷压-热烧结法制备纳米二氧化硅(nano-SiO_(2))和氧化石墨烯(GO)填充改性PTFE复合材料。利用LSM-2R往复式摩擦磨损试验机测试干摩擦条件下nano-SiO_(2)和GO复配改性PTFE复合材料的摩擦学性能,采用MicroXAM-800非接触式三维表面轮廓仪、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析表征转移膜形貌、元素分布和磨痕表面三维形貌,从微观层面揭示nano-SiO_(2)和GO的减摩机制。结果表明:单独填充nano-SiO_(2)与GO均可改善PTFE复合材料的摩擦学特性,其中在较低添加量下,GO在提高PTFE耐磨性方面明显优于nano-SiO_(2);GO和nano-SiO_(2)复配填充时存在协同效应,与单一填充相比进一步改善了复合材料的摩擦学性能;相比于纯PTFE,3%nano-SiO_(2)/0.5%GO/PTFE复合材料的磨损率降低60.36%。机制分析表明,协同作用和均匀连续转移膜的形成是nano-SiO_(2)和GO增强PTFE复合材料性能优异的主要原因。

关键词： 氧化石墨烯   光动力活性   光热活性   抗菌材料   非共价功能化  

摘要： 目的:氧化石墨烯在光照下具有优良的光热抗菌活性,通过共价键相互作用制备的复合材料能提高其抗菌性,但会破坏石墨烯类碳材料的晶格结构,发展新型氧化石墨烯基抗菌复合材料具有重要意义。方法:通过π-π非共价键相互作用设计合成罗丹明B功能化的氧化石墨烯(GO-RdB),构建新型光引发的抗菌复合材料从而对抗细菌感染。通过紫外可见光谱、红外光谱、荧光光谱及扫描电子显微镜等分析对其进行表征。结果:GO-RdB复合材料在光照下可快速产生单线态氧,同时具有良好的光热转化性能,这种光动力/光热联合抗菌活性使抗菌效果显著地提高。抗菌实验表明,GO-RdB复合材料质量浓度≥78μg/mL时,在光照下可有效抑制革兰氏阴性菌和阳性菌的生长。而且,当氧化石墨烯表面结合罗丹明B后,其抗菌性能比单纯的氧化石墨烯提高了8倍。抗菌机制研究表明,该抗菌复合材料能破坏细菌细胞膜的完整性,导致胞内物质的泄露。结论:通过非共价键作用的氧化石墨烯复合抗菌材料在生物医学领域具有潜在的应用价值。

关键词： 石墨烯机织物   抗紫外线   远红外   功能性纱线   织物组织   模糊综合评判  

摘要： 为了探讨纬纱中石墨烯功能性纱线种类、含量及不同织物组织对石墨烯机织物的抗紫外线性能和远红外性能的影响,文章分别以石墨烯涤纶长丝、石墨烯腈纶短纤纱、普通涤纶长丝和黏胶短纤纱为原料,设计织造了4个系列具有不同织物规格的28种织物试样。对所得28种织物试样分别进行抗紫外线性能和远红外性能测试,并通过模糊综合评判方法对试样相关指标进行评判。结果表明:随着纬纱中石墨烯功能性纱线含量的增加,织物的抗紫外线性能和远红外性能逐渐增强;织物组织越紧密,平均浮长越长,表面越光滑,织物的抗紫外线性能越强;织物表面越粗糙,厚度越厚,织物的远红外性能越好;当纬纱中石墨烯功能性纱线含量达到100%时,组织采用8枚纬缎或5枚纬缎的试样抗紫外线和远红外综合性能达到最优。

关键词： 聚合物基PTC材料   PTC效应   制备工艺   导电填料   石墨烯  

摘要： 本文综述了近年来国内外聚合物基PTC复合材料的研究进展,介绍了该复合材料的制备工艺及相关的性能,阐述了影响PTC效应的主要因素及提高其稳定性的方法,展望了石墨烯掺杂聚合物基PTC复合材料的研究方向及发展前景。

关键词： 激光技术   石墨烯复合触头   激光加工   电沉积镀镍  

摘要： 为改善抗电弧烧蚀能力差导致铜合金触头电寿命不足的问题,本文采用激光法在镍镀层增强紫铜表面原位制备大面积石墨烯,形成石墨烯/镍/铜复合材料,提高Cu基触头的使用寿命.设置电沉积电流5 mA,沉积90 s后在铜表面引入平均厚度为25~27μm的Ni过渡层,改善Cu对激光的高反射、高导热问题.通过旋涂石墨碳源在镍过渡层表面,设置纳秒激光功率1.5 W,脉宽150 ns,扫描速度10 mm/s,加工3次,频率250 KHz后进行辐照,在铜镍过渡层表面成功制备了石墨烯独立涂层.对复合材料进行了理论分析和实验验证,取得了相应最优参数下的相关性能数据.结果表明,石墨烯/Ni/Cu复合触头硬度为245.45 HV,是紫铜的3.17倍;接触电阻0.096 mΩ符合国家标准;摩擦系数0.083 7是紫铜的0.73倍;500℃时复合材料导热系数为1 178 W/(m·K),是紫铜的3.43倍.同时,复合材料具有良好的抗氧化性能.本文为新型铜合金触头的制备提供了新的思路和实验基础.

关键词： 水泥   氧化石墨烯   阿拉伯树胶   分散性   模拟孔隙溶液  

摘要： 氧化石墨烯(GO)可显著改善水泥复合材料的力学性能,而GO的分散性是影响复合材料性能增强的关键因素。以阿拉伯树胶(GA)为分散剂,采用光学显微镜、紫外分光光度计(UV-vis)和透射电镜(TEM)分析了GO在不同溶液中的分散稳定性,并制备了水泥复合材料。结果表明,高碱度和Ca^(2+)是导致GO在水泥浆料中团聚的主要因素;添加阿拉伯树胶可确保GO在水泥模拟孔隙溶液中稳定分散;在阿拉伯树胶做分散剂的情况下,掺杂0.03%GO可使水泥复合材料的28 d抗折和抗压强度分别提高24.85%和42.11%;微观形貌显示阿拉伯树胶处理下的GO可促进水泥内部形成棒状晶体,增强了结构密实性。研究结果均表明该分散方式可用于制备GO增强水泥复合材料。