关键词： 石墨烯型ZnO   第一性原理   C掺杂石墨烯型ZnO   电子结构  

摘要： 利用第一性原理计算方法,采用广义梯度近似(GGA)分别研究石墨烯型ZnO(g-ZnO)及C替换O掺杂的g-Zn_(16)O_(16)-xCx(x=1,2)的晶体结构、形成能及电子结构性质。研究结果表明:由于C原子替换O原子,石墨烯型ZnO的结构发生畸变,并随着C原子掺杂比的提高,形成能变大;g-ZnO是一种直接带隙半导体,g-Zn16O15C为磁性半金属,g-Zn16O14C2是磁性金属。通过态密度和分波态密度分析,掺杂后其价带主要由O的p轨道、Zn的d轨道和C的p轨道贡献,导带主要由O的p轨道和Zn的s轨道贡献;C原子未满的2p轨道电子在费米能附近引入杂质能级,使得价带往高能级移动,g-Zn_(16)O_(16)-xCx(x=1,2)带隙变小。

关键词： 氧化石墨烯   水泥胶砂   力学性能   抗冻性  

摘要： 为了提高水泥基材料性能,采用改进Hummers制备氧化石墨烯(GO),研究GO掺量对水泥胶砂力学性能和抗冻性的影响。结果表明:GO可提高水泥胶砂的抗压强度和抗折强度;随着GO掺量的增加,水泥胶砂抗压和抗折强度先增大后减小,3 d水泥胶砂抗折强度的提高更为明显。适量的GO加速水泥的水化反应速度,水化产物种类不变。在相同冻融循环次数下,0.04%GO掺量的水泥胶砂质量损失率和抗压强度损失率最小。该试验条件下GO掺量为0.04%时水泥胶砂力学性能和抗冻性最佳。

关键词： 石墨烯导热膜   低密度聚乙烯   高柔性   导热效率  

摘要： 将高强度高韧性的低密度聚乙烯与氧化石墨烯掺杂共混,经过碳化和石墨化等工艺,制得一种高柔性石墨烯导热膜。结果表明:该导热膜的导热系数不低于1500 W/(m·K),拉伸模量不低于700 MPa,且进行30万次弯折后未断裂。

关键词： 二维材料   电子输运   物态调控   物理计算  

摘要： 由二维量子材料构筑的范德华异质结展现出丰富的界面衍生量子态,并具有出色的物态可调性,不但为探索新奇量子物态和物态演化规律提供强大的可调平台,也为开发新原理电子器件功能提供丰富的材料库.本文将结合我们过去几年在石墨烯莫尔异质结体系中的电子输运工作,详细讨论其中的巡游电子与局域电子之间的竞争与耦合作用对新物态的形成与演化的影响,以及对新原理器件设计所提供的新思路.首先通过对巡游-局域电子耦合强度的原位调控,我们实现了对电子晶体的量子融化过程的高精度观测,首次观测到量子两步临界性和量子赝临界性等新奇量子临界行为,展示了石墨烯莫尔异质结在可调量子临界行为固态量子模拟上的巨大潜力.其次,分层的巡游电子和局域电子之间的耦合作用可以诱导出非常规电子型铁电,其铁电的极化强度具有准连续性,有望满足高精度神经形态计算中对可精准调控多态的需求.特别地,电子型铁电可以使得铁电与其他量子物态例如陈绝缘态共存,这为设计开发噪声免疫神经形态计算等全新物理计算硬件提供了独特的平台.

关键词： 氧化石墨烯   微囊藻毒素   吸附  

摘要： 微囊藻毒素(Microcystin, MCs)分布广泛,对生态环境和人类健康造成潜在威胁,常规方法对其去除效果有限。氧化石墨烯(Graphene oxide, GO)作为石墨烯的重要衍生物之一,在吸附水中有机物、重金属离子方面表现出良好的吸附性能。通过Hummer法制备GO,并利用扫描电镜(SEM)对GO进行表征,阐明其吸附机理;同时研究了pH值、接触时间、初始浓度和可溶性有机物(DOM)对GO吸附MC-LR的影响。结果表明GO对MC-LR具有良好的吸附性能,吸附等温线符合Langmuir等温线模型,表明吸附属于单层吸附;此外,pH值、不同阴离子和DOM都会对吸附产生干扰。本实验为解决MCs在环境中的危害提供了一些新的想法和思路。

关键词： 锂离子电池   硅负极   石墨烯   负极改性   制备方法  

摘要： 硅因其具有较高的理论比容量(4200 mAh/g)和较低的电压平台(0.4 V)而成为下一代锂离子电池极具潜力的负极材料。但在锂离子电池充放电过程中,由于脱嵌锂导致硅发生较大的体积膨胀(>300%),从而导致硅电极结构破裂和容量急速衰减。石墨烯(Graphene)因其具有高比表面积、高导电性和高抗拉伸强度等特点,对改善硅负极材料性能有诸多优势,有望成为改性硅负极的理想材料。本文总结了硅/石墨烯复合负极材料最新的研究进展,并对石墨烯改性硅负极的研究进行了展望。

关键词： 热后屈曲   二次摄动法   石墨烯片   功能梯度材料  

摘要： 研究了固支边界条件下,非线性弹性基础上功能梯度石墨烯片增强复合材料GPLRC(graphene platelets reinforced composite)梁在轴向力和温度场共同作用下的热后屈曲问题。基于Hamilton原理,采用一阶剪切变形梁理论和冯卡门非线性应变位移关系,建立了梁的非线性控制方程,并将3个方程简化为2个关于挠度和转角的非线性方程,利用二次摄动技术化为一系列的摄动方程,逐阶求出渐进解,得到两端固支边界条件下热后屈曲温度的表达式。通过参数分析,探究了石墨烯片GPLs(graphene platelets)的分布模式、几何形状、重量分数,以及弹性基础刚度参数、轴向力对热后屈曲温度的影响。计算结果表明,轴向拉力增大、弹性基础刚度增大、在靠近顶部和底部的位置添加更多的GPL都会提高热后屈曲的性能;非线性Winkler弹性基础会改变热后屈曲平衡路径。

关键词： SWCNTs   石墨烯   电弧放电法   化学气相沉积   纳电子器件  

摘要： 单壁碳纳米管(single-walled carbon nanotubes,SWCNTs)是由单层石墨烯卷绕形成的纳米结构,展现出优异的力学、光学、电学等多方面性能,以及显著的化学吸附性和填充性,因而在纳电子器件、能源、传感等领域具有广泛的应用潜力。然而,现有SWCNTs的制备仍面临着生产成本高、制备效率低以及纯化困难等问题,限制了其大规模工业应用。基于此,文章率先概述了碳纳米管的结构,对比了SWCNTs与多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes,MWCNTs)的性能,重点论述了SWCNTs的制备方法。研究结果表明,未来应在提高CVD效率、优化催化剂和碳源的选择、实现具有特定手性和直径的SWCNTs的分离等方面取得突破,以促进SWCNTs在高科技领域的广泛应用。

关键词： 还原氧化石墨烯   聚氨酯   电学性能   力学性能   力敏性能   热学性能  

摘要： 为了利用熔融沉积成型(FDM)3D打印技术构建热塑性聚氨酯(TPU)基柔性电路,采用工业级氧化石墨烯(GO)为导电填料、TPU为柔性基体制备适用于FDM 3D打印的柔性导电线材。为了提高GO的导电性能,采用高温对GO进行了热还原制备了还原氧化石墨烯(RGO)。通过溶液共混法,制备了RGO/TPU柔性导电复合材料,探讨了RGO掺入量对RGO/TPU柔性复合材料导电性能、力学性能、力敏性能以及热学性能的影响规律。结果表明,当RGO的质量分数为12%时,复合材料的电学性能显著提高,接近半导体材料电阻范围;同时,RGO的掺入能明显地提高TPU柔性复合材料的拉伸弹性模量,当RGO的质量分数达到12%时,材料的拉伸弹性模量达到56.36 MPa,是纯TPU的近16倍,但随着RGO掺入量的增加,柔性复合材料的断裂伸长率与拉伸断裂强度下降明显。应变为130%时,RGO质量分数为10%和12%的线材电阻变化率分别仅为53.5%和48.4%,灵敏度系数仅为0.41和0.38。在TPU基体中加入RGO,可以使TPU的结晶温度大幅度提升。然而当RGO质量分数达到8%后,TPU结晶温度出现下降趋势。

关键词： 石墨烯   导热系数   体积收缩   碳材料   热界面材料   高效散热   大盘点   TIM  

摘要： 石墨烯导热系数高达738.6 W/mK!垂直石墨烯热界面材料新突破!武汉理工何大平、王哲团队针对用于高效散热的TIMs的开发取得最新进展。基于垂直石墨烯单体(VGMs)内银浆的体积收缩,实现了超高kt(738.6 W/mK)和低r接触(29.2 Kmm2/W)的TIMs。