关键词： 范德华作用   石墨烯   复合材料   有限元法   弹性性能  

摘要： 本文结合细观力学和有限元法,采用代表体积单元研究石墨烯/聚乙烯复合材料的弹性性能,分析界面范德华作用对复合材料弹性性能的影响。有限元模型中,石墨烯的碳碳键采用弹簧单元模拟,基体采用实体单元,界面范德华作用采用刚度为Lennard-Jones势函数的二次导数的弹簧单元模拟。其中,范德华数量通过一个简单数学模型确定,弥补了已有研究忽视范德华数量的缺陷。本文采用三明治和嵌入式代表体积单元模型讨论了不同石墨烯尺寸和体积含量下,界面范德华作用对石墨烯/聚乙烯复合材料杨氏模量和泊松比的影响,研究表明界面范德华作用对石墨烯/聚乙烯复合材料杨氏模量影响较大,尤其对沿石墨烯厚度方向的杨氏模量提升显著,对泊松比影响较小。

关键词： 蒽醌   还原氧化石墨烯   复合材料   锂离子电池   正极材料  

摘要： 采用水热合成法和冷冻干燥技术制备了2,6-二氨基蒽醌(2,6-AAQ)/rGO复合材料,通过氨基(—NH2)与羧基(—COOH)形成肽键(—CO—NH—)共价键,使其在电解液中的溶解问题从本质上得到了解决.SEM和EDS Mapping表明,2,6-AAQ/rGO-3复合材料中的2,6-AAQ呈现出高度的棒状结构,并且被石墨烯包裹得更紧密.这种独特的结构提高了2,6-AAQ在锂化过程中的电子导电性,可有效减少2,6-AAQ的聚集,利于电解质的浸润.XPS、XRD、FTIR和Raman结果表明,2,6-AAQ和rGO之间发生了水热辅助化学键合,形成了rGO包裹2,6-AAQ的结构.此外,非原位FTIR表征结果验证了2,6-AAQ/rGO-3具有良好的储锂性能,羰基(C=O)为反应位点.同时,紫外-可见光谱测试清楚表明,与2,6-AAQ相比,通过肽键连接的2,6-AAQ/rGO-3的溶解度显著降低,表明电化学性能大大提高.其中2,6-AAQ/rGO-3作为锂离子电池正极时,在100 mA·g^(-1)电流下,首圈放电容量高达212.2 mA·h·g^(-1),在500 mA·g^(-1)电流下循环100周后放电容量仍为184 mA·h·g^(-1),展现出了优异的循环稳定性和高倍率性能.2,6-AAQ/rGO出色的电化学性能得益于石墨烯的碳骨架对2,6-AAQ的锚定,该结构不仅可以防止2,6-AAQ溶解,还可以为其提供导电网络,进一步提高电子传导速率.

关键词： 分子动力学   石墨烯/Al复合材料   压缩阶段   位错结构   限制层滑模型  

摘要： 利用分子动力学(MD)方法探究了石墨烯纳米片(GNs)层数和每层片数对GNs/Al复合材料不同压缩阶段力学增强效果的影响.结果发现:GNs层和片数越多,复合材料弹性模量、屈服强度和最大应力强度的增强效果越显著,且增强层由 3片及以上GNs构成时,压缩曲线会出现双最大应力峰值.压缩后期,GNs的断裂造成复合材料的各向异性,使复合材料在GNs锯齿形方向上的横向变形大于扶手椅方向.与MD结果对比分析发现,当金属层厚不足3 nm时,限制层滑模型不再适用.

关键词： 石墨烯   铁氧体   钢丝网   水泥砂浆   电磁防护  

摘要： 建筑物吸收电磁波是实现信息防护和防电磁辐射的重要途径之一。本文通过宏观性能测试、微观结构测试和数值模拟研究了钢丝网增强复合石墨烯（GR）-锰锌铁氧体（MFO）水泥砂浆在1～18 GHz频率的吸收电磁波性能，并揭示了其电磁波防护机理。结果表明：30%掺量的MFO因团聚导致的稀释效应降低了复合砂浆强度，而GR因促进水泥水化从而增加了复合砂浆强度；通过结合材料电磁参数测试和时域有限差分法数值模拟砂浆电磁波吸收性能可知，复掺GR和MFO的钢丝网增强水泥砂浆电磁波吸能最优，其吸收电磁波时存在最佳匹配层厚度，当厚度为25 mm时，掺0.01% GR和30% MFO的钢丝网增强砂浆电磁波有效吸收小于-10 dB，吸收带宽为1.68～4.34 GHz，且对3.23 GHz的反射损耗可达-22.13 dB；因MFO有较好的磁损耗性能，而GR具有良好的介电损耗性能，加之水泥砂浆多孔材料的优异反射特性，导致结合三者能够实现具有建筑功能的电磁波吸收材料。

关键词： 氧化石墨烯   水性聚氨酯   硅烷偶联剂  

摘要： 采用3种不同类型有机硅偶联剂(KH-550、KH-560和KH-570)对氧化石墨烯(GO)进行化学改性,制备改性氧化石墨烯(KGO),再将KGO分散液与水性聚氨酯(WPU)XH-PU229混合,减压脱除溶剂后制得KGO改性WPU涂膜。讨论了硅烷偶联剂种类与GO用量对改性WPU涂膜性能的影响。结果表明,KH-550和KH-570对GO的改性效果好于KH-560;当KH-550质量分数为3%、GO质量分数为1%时,KGO改性WPU涂膜性能较好,拉伸强度为7.0 MPa,断裂伸长率为414%。

关键词： 石墨烯   喷雾干燥   硫化锌   光催化  

摘要： 采用喷雾干燥法制备了棉花状石墨烯负载硫化锌复合物,扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)分析表明,石墨烯形成了棉花状微米结构且硫化锌均匀负载在其表面,对其成形机理进行了分析。光催化实验结果表明,这种复合物在紫外光照射下60 min能够分解81.9%的甲基橙。这种新型的复合物在水污染处理中具有广泛的应用前景。

关键词： 船闸钢结构   检修工期   石墨烯锌粉涂料   热喷锌   环氧富锌涂料  

摘要： 针对船闸钢结构防腐重涂修复难、影响船闸检修工期等问题,深入分析船闸钢结构腐蚀的机理和需求,全面了解行业前沿的技术、材料和工艺,详细介绍石墨烯锌粉涂料在船闸钢结构防腐中的应用。通过案例运用、比较分析,从多方面对石墨烯锌粉涂料和传统防腐体系进行对比,得出石墨烯锌粉涂料较环氧富锌涂料性能有较大提高;石墨烯锌粉涂料与热喷锌防腐性能相当,但更加便捷、环保。通过典型防腐方案的全寿命经济效益对比得出,石墨烯锌粉涂料环保性好、实施方便、全生命周期成本低,是一种值得推广的船闸钢结构防腐材料。

关键词： 能源化工   实验教学   石墨烯气凝胶   超级电容器  

摘要： 根据能源化工专业实验的学科需求,设计了可作为超级电容器电极的石墨烯气凝胶构筑实验。以氧化石墨为原料,以吡啶为诱导自组装试剂,自主调控实验条件,并采用多种手段对实验现象进行观察、分析以及总结。所设计的实验简单可行,且易于扩展。本实验设计的最大特点是可以通过宏观现象的观察对实验是否成功进行初步判断,从而强化学生对石墨烯气凝胶的直观印象。该项实验的实施有助于深化学生对当前科技前沿的认识,增强学生用所学理论知识解决实际问题的能力,强化学生的创新思维,进而培养出高素质的能源化工专业人才。