关键词： 聚乳酸   氧化石墨烯   KH570   溶液共混   化学改性  

摘要： 为改善聚乳酸的脆性提高其韧性性能,采用氧化石墨烯(GO)作为纳米填料,对聚乳酸(PLA)进行改性,利用KH570硅烷偶联剂对GO进行表面修饰,改善GO表面基团的活性,提高GO在PLA基体中的分散性;将改性后的GO(记为KGO)与PLA采用溶液共混法成膜,分析了纳米填料的含量对PLA微观结构的影响,并测试表征了热稳定性及拉伸性能。研究结果表明,当KGO质量分数为2%时,KGO/PLA膜的拉伸强度达到最大,其值为12.52 MPa,断裂伸长率为5.36%,与纯PLA膜相比,分别提高了87.1%、103.8%,与GO/PLA复合膜的性能相比较好。相同温度下,与GO/PLA共混材料相比,KGO/PLA共混材料的热失重率较低,当PLA基体中加入KGO后,共混膜不易发生热分解,复合膜的性能发挥充分。结果表明,KGO能较好地提高PLA的拉伸性能及热稳定性。

关键词： 石墨烯铝基复合材料   粉末冶金   力学性能   电学性能   耐腐蚀性能  

摘要： 为了研究粉末冶金工艺和石墨烯对纯铝力学性能和耐腐蚀性能的影响,以铝粉和氧化石墨烯粉末为原材料,采用粉末冶金工艺,制备了石墨烯铝基复合材料杆材和粉末冶金纯铝杆材,并采用相同挤压工艺获得了熔融铸造纯铝杆材,开展了3种材料的力学性能、电学性能和中性盐雾腐蚀性能研究。利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱(EDS)和重量变化等手段分析了3种材料的微观组织与腐蚀产物。结果表明,粉末冶金工艺能将纯铝材料的拉伸强度提高17.2%,同时保持电阻率几乎不变;0.5%含量石墨烯可使纯铝拉伸强度提高42.5%,且电阻率仅增大1.4%。在中性盐雾环境下,铸造纯铝的腐蚀速率略高于粉末冶金纯铝,石墨烯铝基复合材料和粉末冶金纯铝的腐蚀速率相当。石墨烯可有效提高纯铝力学性能,同时不明显降低其电阻率和耐腐蚀性能。

关键词： 非织造布   石墨烯改性   过滤性能   还原氧化石墨烯   品质因子  

摘要： 为提高非织造材料的过滤特性,利用石墨烯及其衍生物的特性,采用浸渍试验方法对现有的聚酯纤维非织造布过滤材料及装备进行改进,并对其结构及过滤性能进行测试分析。结果显示:氧化石墨烯(GO)过滤材料、还原氧化石墨烯(rGO)过滤材料的过滤效率相比于原聚酯纤维非织造布过滤材料明显提升,且rGO过滤材料效率最高。在过滤速度为0.8 m/s时过滤效率均达到最大。GO过滤材料和rGO过滤材料主要提高了PM_(2.5)的捕集效果。此外,rGO过滤材料的QF值最大,对PM_(10)、PM_(2.5)、PM_1的QF值分别为0.0059 Pa^(-1)、0.0039 Pa^(-1)、0.0026 Pa^(-1)。认为:在实际应用中应综合匹配过滤效率与阻力的关系,优化制备方法,减少纤维间改性物质的沉积现象,提升新型空气过滤材料性能。

关键词： 变压器油   石墨烯   掺杂   吸附   CO   CO_(2)  

摘要： 一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO_(2))是检测变压器故障的重要特征气体,其组分可以有效反映变压器的运行状态。为实现特征气体的快速精准检测,提出了一种利用新型材料硼(B)掺杂氮(N)基石墨烯检测变压器油中溶解特征气体CO和CO_(2)的方法。结合密度泛函理论(DFT)探究了CO、CO_(2)气体在B掺杂石墨氮(graphitic-N)、吡啶氮(pyridinic-N)和吡咯氮(pyrrolic-N)石墨烯基底上的吸附和活化行为。从理论上探讨B掺杂氮基石墨烯(BN-X/G)在特征气体吸附后的几何结构、电荷密度、电子态密度以及能带结构的变化。结果显示,CO、CO_(2)在B掺杂graphitic-N基石墨烯上的吸附能分别为-0.18和-0.20 eV,与其他掺杂基底具有显著的性能差异,表现出更强的吸附性能。电子局域函数(ELF)构型及Bader电荷结果显示,CO和CO_(2)分别向BN-G/G基底输出0.013 e和0.009 e的电荷转移,加强了特征气体与基底之间的相互作用。态密度(DOS)结果表明,B掺杂提高了N-G/G的p带中心,B与graphitic-N原子之间有明显的轨道杂化现象并形成共价键,促进吸附性能的增强。本研究可为变压器油中溶解性特征气体在杂原子掺杂石墨烯材料的吸附机理及气体传感器的理性设计提供参考。

关键词： 草莓   保鲜   包装材料   石墨烯  

摘要： 目的为了延缓草莓贮藏期间品质的下降,研究2种石墨烯包装材料对草莓的保鲜效果。方法分别用石墨烯5C、石墨烯1B、PE和PVC材料包装草莓,分析其在贮藏0、3、6、9、12 d时的色泽、硬度、腐烂率、失重率、可溶性糖含量、总酸质量分数等指标变化,探讨2种石墨烯材料对草莓贮藏期间品质的影响规律。结果随着贮藏时间的延长,与PE和PVC包装相比,石墨烯5C和石墨烯1B包装的草莓腐烂率较低。贮藏12 d时,石墨烯1B包装的草莓表面出现少量菌丝,其他3种包装的草莓在贮藏9 d时出现大量菌丝;石墨烯5C、石墨烯1B、PE和PVC包装的草莓失重率较0 d分别减少0.38%、0.29%、1.10%和1.14%;石墨烯1B组的丙二醛含量最低,为1.31μmol/g。贮藏期间,4组草莓的色泽和总酸质量分数的差异不明显。结论石墨烯1B包装材料在抑菌、保持色泽、减少失重等方面的效果更好,有利于延长草莓的贮藏期。

关键词： 碳纤维   勃姆石/石墨烯   聚合物复合材料   界面改性   力学性能  

摘要： 碳纤维(CF)与聚合物基体之间界面结合强度较弱的问题严重限制了碳纤维复合材料在汽车轻量化等领域的实际应用。为解决这一问题,采用水热法制备了不同质量比的勃姆石/石墨烯复合粉体(BG),并通过自组装的方式成功负载到碳纤维表面,实现了对碳纤维/环氧树脂复合材料(CF/EPs)界面的改性。通过一系列综合测试对改性前后碳纤维复合材料的力学性能进行了研究,发现当勃姆石/石墨烯质量比为2∶1(BG-2)时,各项性能最佳。与未经改性的复合材料相比,BG-2改性后复合材料的界面剪切强度、层间剪切强度、拉伸强度和弯曲强度分别提升了116.1%、56.0%、61.1%和30.4%。最后,根据扫描电镜和接触角测试结果进一步分析了复合材料力学性能提升的多尺度界面修饰原理。

关键词： 改进灰狼优化算法   石墨烯纳米片   功能梯度材料   动力稳定性  

摘要： 本研究通过引入非线性收敛因子,对传统灰狼优化算法(grey wolf optimizer,GWO)进行精细化改进,以最大化结构固有频率为优化目标,以半锥角、层数和静载参数为优化变量,通过改进的GWO获得最优设计参数,并以临界激励频率和非稳定区域作为评估结构动力稳定性的指标,研究石墨烯增强功能梯度圆锥壳在热荷载作用下的动力稳定性,并对其进行优化。结果表明:改进的GWO具有更强的全局搜索能力和更高的求解精度;当石墨烯质量含量从1%、3%、5%不断增加时,量纲归一化激励频率和动力非稳定区域逐渐增大;此外,石墨烯分布模式与最优参数具有较强的关联性,而静载参数的优化几乎不受石墨烯含量及分布模式的影响。

关键词： 还原氧化石墨烯   二氧化锰   丝素蛋白   浸渍法   柔性电极   超级电容器  

摘要： 为提高石墨烯基柔性电极的综合性能,通过真空辅助抽滤和化学还原的方式,制备了丝素蛋白/还原氧化石墨烯(SF/rGO)复合薄膜,在硫酸钾/高锰酸钾(K_(2)SO_(4)/KMnO_(4))溶液中,以SF/rGO作为碳源,制备了二氧化锰@丝素蛋白/还原氧化石墨烯(MnO_(2)@SF/rGO)复合薄膜,考察了K_(2)SO_(4)/KMnO_(4)的浸渍时间对MnO_(2)@SF/rGO薄膜的力学性能及电化学性能的影响。结果表明:当浸渍时间为60 min时,制得的MnO_(2)@SF/rGO薄膜具有优异的力学性能与电化学性能,薄膜电极的拉伸强度为(41.4±3.4)MPa,当电流密度为0.25 mA/cm^(2)时,其面积比电容达到548.7 mF/cm^(2);该薄膜组装成的超级电容器器件在0.25 mA/cm^(2)电流密度下,面积比电容为200 mF/cm^(2),在5 mA/cm^(2)的电流密度下循环6000次,仍可保持85%的优异倍率性能。

关键词： 石墨烯   对位芳纶1414   聚酰亚胺   刮刀涂布法   复合薄膜  

摘要： 随着电子器件的精密程度逐年提高,对导热材料的导热性能也有了更高的要求。本文以石墨烯、对位芳纶1414和聚酰亚胺作为原料,将其进行复合。利用刮刀涂布法制备原膜,然后对其进行预氧化、碳化、石墨化和辊压的处理,最终制备出复合薄膜。通过激光粒度分析仪、X射线衍射仪、扫描电镜、能量色散谱仪及同步热分析仪等对复合薄膜的结构和性能进行表征和分析,研究不同含量的石墨烯、芳纶和PI对制得的复合薄膜影响其导热性能的程度进行探究。研究结果表明:当石墨烯质量含量占10%,芳纶质量含量占20%,聚酰亚胺质量含量占40%时,制备的复合薄膜热扩散系数可以达到472.22 mm^(2)/s,导热系数可以达到703.60 W/(m·K)。

关键词： 好氧颗粒污泥   石墨烯   氧化石墨烯   胞外聚合物   氧化应激反应   Zeta电位  

摘要： 以受纳米材料石墨烯(G)和氧化石墨烯(GO)长期胁迫作用下的好氧颗粒污泥系统(AGS)为研究对象,探究投加适量腐殖酸(HA)对AGS理化特性和污染物处理性能的缓解作用及其机理.研究表明:经过适量浓度的HA(10.0mg/L)处理后,实验组R2(1.0mg/L G)和R3(1.0mg/L GO)中AGS的理化特性与系统的处理性能均得到了明显改善.其中,在整个实验期间(第0~75d),R3系统内的AGS平均粒径由1224.1μm增加至1407.5μm,R2系统内的AGS平均粒径由1313.0μm增加至1461.3μ***理化特性的提升使得R2和R3系统内总氮去除率分别上升了2.3%和7.6%.通过投加HA,R2和R3系统内观察到活性氧含量、乳酸脱氢酶活性、过氧化氢酶活性和超氧化物歧化酶活性均出现明显降低,这是由于HA可以与细胞内积累的活性氧相结合,进而降低G和GO胁迫下生物体内产生的氧化应激水平.此外,HA的引入减少了AGS中胞外聚合物(EPS)的过量分泌,并降低了EPS中芳香类蛋白质和酪氨酸类物质的含量,使得AGS呈现出更加致密紧凑的颗粒结构.最后,分析G和GO在HA投加前后Zeta电位的变化情况,结果表明投加适量HA提高了G和GO的初始电势值,增强了G/GO与微生物之间的排斥力作用,减少了微生物与G/GO之间的直接接触,进而有效缓解了G和GO对AGS微生物产生的毒性影响.