关键词： 光学调制器   石墨烯   光学性质   全光调制器  

摘要： 光学调制器作为重要的光无源器件,解决了将信号加载到光波的问题,而利用石墨烯卓越的光学性质,可实现光-光的全光调制。综述了基于石墨烯的全光调制器的研究进展,对比了不同类型石墨烯全光调制器的性能参数,展望了未来的研究方向。需不断更迭提取与制备工艺,将更多的参数作为评价指标,寻求全光通信领域的新突破。

关键词： 碳硅复合材料   氧化石墨烯   沉积修复   ReaxFF  

摘要： 碳硅复合材料是一种使用广泛的新型材料,但微观层面上的碳硅结合的缺陷限制了其性能的进一步提升。采用分子动力学模拟方法,研究了甲烷和纳米硅组成的碳硅修复体系对氧化石墨烯微孔的修复过程,模拟计算出沉积体系不同碳硅比例时的结构演变、径向分布函数、配位数与碳环的数量变化。提升硅元素的含量能够形成更多的碳硅键,过多的硅元素会导致自聚从而导致硅元素的分布不均匀;提升碳硅沉积体系中的碳含量能够优化硅元素的分布,形成长碳链并构成碳网络,促进缺陷结构的修复,优化结构中的孔洞分布并缩小孔洞的尺寸,从而改善材料的微观结构。

关键词： 三维石墨烯   生物质碳   复合电极  

摘要： 以酵母生物质为碳源,采用共水热法一步制备酵母生物质碳与三维立体石墨烯的复合材料,作为锂空气电池的阴极。通过扫描电镜、能谱分析等手段的物理性能表征及循环伏安、交流阻抗和充放电循环的电化学性能测试,结果表明,酵母生物质碳在三维立体石墨烯表面分布较为均匀,并且其表面存在N等元素,循环伏安测试表现出明显的氧化峰和还原峰。在电流密度为40 mA/g的条件下,按电极总质量计算出电极的比容量为3 100 mAh/g,电极放电平台为2.6 V左右,充电平台约为4.5 V,随着电流密度增加,电池容量下降,当电流密度达到100和200 mA/g时,对应比容量分别为2 300和1 300 mAh/g,表现出较好的电化学性能,保持了较好的催化活性。

关键词： 石墨烯   聚苯胺   不锈钢双极板   O_(2)   离子液体   耐蚀性  

摘要： 目的 提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)双极板的耐腐蚀性能。方法 采用循环伏安法(CV)在316L不锈钢(SS)基材上制备还原氧化石墨烯(rGO)/聚苯胺(PANI)层-层复合双极板。用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)进行形貌观察,用红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)确定官能团结构,用紫外可见光谱(UV-vis)确定分子共轭状态,用X射线光电子能谱(XPS)确定化学成分和键合状态。在模拟PEMFC阴极工作环境下研究rGO/PANI/316L SS层-层复合双极板的耐腐蚀性能,向体系中通入氧气(O_(2)),测量开路电位(OCP)、电化学阻抗谱(EIS)和极化曲线评价双极板的抗腐蚀性能。结果 在离子液体1-乙基-3-甲基咪唑硫酸甲酯中,通过电聚合能够获得厚度为53μm的PANI膜层,在pH=4的0.03 mol/L K_(2)SO_(4)溶液中还原氧化石墨烯(GO),在PANI上获得厚度为10μm的rGO膜层。PANI呈中间氧化态,sp2杂化的r GO和PANI之间的相互作用使得共轭效应增强。连续致密的rGO覆盖在多孔的PANI上提高了双极板的耐蚀性。氧气对r GO/PANI/316L SS的耐蚀性有显著影响,不同氧含量条件下,腐蚀电流密度按照N2> O_(2)(DO)> O_(2)依次降低。结论 氧气有助于在膜/基界面形成保护性的钝化膜,提升了rGO/PANI/316L SS双极板的耐蚀性。

关键词： 脱盐   膜   分子模拟   时间维度选择性   多孔石墨烯   力电耦合  

摘要： 海水淡化时间选择性原理是利用流固界面边界滑移来实现大孔径多孔石墨烯反渗透膜的高效脱盐。采用分子动力学方法,对旋转的多孔石墨烯反渗透模型施加电场,进一步调控多孔石墨烯-海水的边界滑移,探索力电耦合效应对多孔石墨烯脱盐性能的影响规律。结果表明,施加电场导致多孔石墨烯-海水的界面摩擦增大,供给端流固边界滑移速度减小。但重要的是,施加电场可以使多孔石墨烯反渗透膜的水通量较未施加电场时提升约12%,虽然此时盐离子截留率略有降低,但仍保持在90%以上。通过分析盐离子通过纳米孔的能障和水分子的平均氢键数,深入阐明了电场对多孔石墨烯时间维度脱盐性能的影响。

关键词： 防腐涂层   石墨烯   氧化石墨烯   腐蚀防护  

摘要： 石墨烯是一种二维片层结构材料,具有优良的抗渗透性能和化学惰性,在聚合物涂层中加入石墨烯可弥补这类涂层在服役过程中内部形成微裂纹等不足,有效延长涂层的服役寿命。本文综述了石墨烯的七种制备方法,总结对比了不同制备方法的特点,并且分析了石墨烯在防腐涂层中对腐蚀介质的屏蔽阻隔、局部导电性的改变以及作为具有慢性释放功能的缓释剂的微载体等增强涂层性能的作用。在制备石墨烯增强聚合物涂层过程中,石墨烯容易发生团聚,影响涂层服役效果。本文首先分析了石墨烯团聚现象的原因,并从物理分散和化学分散两个角度,讨论了改善石墨烯分散性的几种方法,并总结了几种分散方式的优缺点,为今后制备性能更加优良的石墨烯聚合物涂层材料提供重要的参考。石墨烯作为一种新型材料逐渐在许多领域被应用,本文还描述了石墨烯复合涂层在输电塔、天然气管道、海洋船舶、航空航天等方面的应用。

关键词： 近场热辐射   石墨烯   六方氮化硼   3-物体体系  

摘要： 本文在近场辐射传热装置的发射端与接收端之间引入一种基于石墨烯(Graphene)和六方氮化硼(hexagonal boron nitride,简记为h BN)薄膜交替堆叠的多层结构的调制器,与石墨烯覆盖的单层hBN结构(G-hBN-G)相比可以在不改变发射端和接收端参数的情况下增强近场热辐射,经计算在N(调制器中hBN薄膜层数)=16时近场辐射热流增强了2.4×10^(4)W/m^(2)。石墨烯覆盖的多层hBN结构与G-hBN-G结构的近场辐射热流随着调制器厚度的增加均逐渐减小。本研究的结果有助于控制近场辐射的热传递,理解石墨烯覆盖的多层hBN结构的调制器对3-物体体系近场热辐射的调控特性,为有关热辐射产品的研发和制造提供理论基础。

关键词： 石墨烯   粉煤灰混凝土   水化速率   力学性能   耐磨性  

摘要： 为改善粉煤灰混凝土水化活性偏低和强度不足等问题,通过在粉煤灰混凝土中添加石墨烯,制备了具有优异力学性能和耐久性能的石墨烯增韧粉煤灰混凝土。分析了石墨烯掺杂量对粉煤灰混凝土力学性能、水化反应和耐磨性能的影响。结果表明,石墨烯的添加加速了水化反应的进行,缩短了水化诱导期的时间,增大了诱导期水化热释放速率,使得水化放热速率达到峰值的时间减小,混凝土中水化产物的量增多,混凝土的结构致密性提高。随着石墨烯掺杂量的增加,混凝土的抗压强度、抗折强度和挠度值先增大后降低,0.05%(质量分数)石墨烯掺杂量的混凝土的抗压强度和抗折强度均达到最大值,分别为44.32和5.96 MPa,较纯混凝土分别提高了12.89%和10.78%;0.05%(质量分数)石墨烯掺杂量的混凝土的挠度值最大为7.1 mm,抗变形能力提高;随着石墨烯掺杂量的增加,混凝土的单位面积磨损量先减小后轻微增大,0.05%(质量分数)石墨烯掺杂量的混凝土的磨损量最小为1.13 kg/m^(2),耐磨性能最优。

关键词： 萘   加氢   脱芳烃   石墨烯   Pt催化剂   常规干燥  

摘要： 采用Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),制备过程中分别采用了冷冻干燥和常规干燥(干燥温度分别为60℃和100℃),制得的GO分别记为GO-LT,GO-60,GO-100,并利用乙二醇还原法制备了Pt/rGO(rGO为还原GO)催化剂。采用XRD,FTIR,AFM,XPS,H_(2)-TPR等方法对GO和Pt/rGO进行了表征,并将催化剂用于萘加氢制十氢萘反应,考察了干燥温度对GO和Pt/rGO的结构、物化性质及Pt/rGO加氢脱芳烃催化性能的影响。实验结果表明,干燥温度升高有利于Pt纳米粒子的分散,且能够促进含氧官能团的还原,但容易使石墨层堆叠;Pt/rGO-60催化剂的Pt纳米粒子分散度高,且石墨层没有严重堆叠,因此Pt/rGO-60催化剂的活性和十氢萘选择性明显高于Pt/rGO-LT和Pt/rGO-100,实现了萘的高效深度加氢饱和。

关键词： 环氧树脂   气凝胶   断裂韧性   裂纹扩展  

摘要： 环氧树脂具有良好的力学性能,为了更好的增强其断裂韧性,本文以环氧树脂为基体,以水热法制备三维石墨烯/二氧化钛(TiO2)为填充物,对其合成复合材料的断裂性能进行研究。研究表明,加入石墨烯/TiO2的复合树脂(EP/GA/TiO2)相对于纯环氧和纯石墨烯/环氧树脂复合材料(EP/GA)有更好的断裂韧性,其断裂韧性KIC可达到1.21MPa m1/2,相比纯环氧提升41%。三维氧化还原石墨烯填充物的三维蜂巢状结构对复合材料断裂韧性有增强作用。利用扫描电子显微镜对断口表面进行观察,EP/GA/TiO2裂纹扩展的过程中,裂纹呈不规则无序增长,而纯环氧裂纹呈直线断裂,这也表明三维结构在断裂过程中抵抗裂纹扩展,起到支撑和分散载荷的作用。