关键词： 石墨烯生物传感器   心理压力   血压   柔性贴片  

摘要： 一种柔性贴附式贴片可监测血压、心理压力等多项指标。想象一下:现在是2040年,名12岁的糖尿病患儿往嘴里扔了一片口香糖。他前臂上的临时文身贴检测到血糖上升,并将这一信息传送到他的手机。来自这一健康监测文身贴的数据还会同步上传至云端,方便他的妈妈随时查看。他妈妈本人身上也有这种临时文身贴,个用于监测运动时汗液中的乳酸含量,另一个则持续追踪她的血压和心率。

关键词： 石墨烯-金刚石异质结   全碳器件   锰气相催化   原位生长  

摘要： 金刚石和石墨烯均具有十分优异的物化性质,结合形成的石墨烯-金刚石异质结可充分发挥二者优异性能,引起了广泛的关注。在制备石墨烯-金刚石异质结器件时,传统转移法、金属原位催化法等制备方法都存在步骤复杂、成本较高、石墨烯层覆盖率低且结晶质量较差等缺点,严重妨碍了这种全碳器件的应用。本工作开发了一种金刚石表面原位石墨烯构筑的新方法,采用金属锰气相催化多晶金刚石,实现了金刚石表面原位石墨烯生长。研究结果表明:金属锰气相状态对多晶金刚石具有较强的催化效果,生成的石墨烯层覆盖率高、表面均匀。这种新型的金属锰气相催化法步骤简单,成本较低,可一步完成。本文的研究为在金刚石表面原位生长高质量石墨烯提供了新的技术路线,为制备高性能石墨烯-金刚石异质结全碳器件提供了新思路。

关键词： 石墨烯   水性环氧树脂   传感元件   机敏性能   纳米纤维素  

摘要： 为适应工程结构智能化转型升级对新型传感器的需求,以水性环氧树脂(WER)为基体,还原氧化石墨烯(RGO)为导电填料,纳米纤维素(CNF)为分散剂,采用溶液共混法,制备了RGO-CNF/WER传感元件,对其力学、电学和机敏性能进行了测试和分析,并建立了考虑应变率效应的机敏响应模型。结果表明:CNF能有效搭载RGO在水中均匀分散,协助其在WER中形成三维导电网络,RGO逾渗阈值约为0.15%。传感元件能承受超过70%的拉伸应变,初始的应变电阻响应不稳定,经过4次预拉伸后导电网络趋于完善,呈现较好的可重复和可回复性。当传感元件应变小于4%,电阻变化率与应变正线性相关,灵敏系数可达32;应变大于4%后,电阻变化率呈指数型增大,应变电阻响应强度随应变率的增大而增大。

关键词： 芳纶纤维   石墨烯   激光功率   扫描速度   散焦程度  

摘要： 旨在深入探究以杜邦平纹1500D芳纶纤维为含碳前驱体,通过激光诱导技术制备石墨烯的影响因素。利用激光诱导技术在芳纶纤维表面制备石墨烯镀层,并通过调整激光功率、扫描速度及散焦程度(即激光镜头与样品之间的距离)等关键参数,系统研究这些参数对石墨烯制备过程的影响,期望在芳纶纤维表面生成质量可靠的石墨烯镀层,进而利用石墨烯的优异导电性和微观孔洞结构,实现芳纶纤维层合板的原位检测与界面增韧。采用拉曼光谱技术和电镜扫描技术对经过激光诱导处理的芳纶纤维进行深入分析,实验结果表明:当采用功率为12 w、扫描速度为300 mm/s、散焦程度为14 mm的激光对芳纶纤维表面进行诱导处理时,产物的拉曼光谱呈现出典型的石墨烯峰形特征,这表明芳纶纤维表面成功生成了结构形态良好的石墨烯,且激光功率、扫描速度以及散焦程度这三个因素均会对石墨烯的生成造成影响。

关键词： 石墨烯纤维   维生素C   导热系数   电导率   结构尺寸  

摘要： 随着现代工业、国防和科技领域的迅猛发展,散热问题已成为制约多个领域进步的关键瓶颈。采用瞬态电热技术对不同浓度维生素C掺杂的石墨烯纤维进行了深入的热物性和电导率分析。研究发现,室温下氧化石墨烯纤维的导热系数为0.61 W/(m·K),电导率为115.55 S/m;经2%维生素C还原后,石墨烯纤维导热系数提升至1.34 W/(m·K);经1%(质量分数)维生素C还原后,纤维电导率显著增加至1179.34 S/m。探究了石墨烯纤维中声子散射的热传导机制,利用阻温系数模型分析了石墨烯纤维在退火前后的结构尺寸。实验结果表明,经过电流热退火处理后,石墨烯纤维在室温下的导热系数提升了417.16%,结构尺寸增大了0.55倍。该研究可为石墨烯纤维导热导电性能的增强提供坚实的理论基础和技术支持。

关键词： 水性环氧涂料   氧化石墨烯   二氧化硅   硅烷偶联剂   改性   防腐蚀  

摘要： [目的]以氧化石墨烯(GO)为载体,利用经硅烷偶联剂表面改性的纳米二氧化硅(SiO_(2))对其进行结构修饰,开发一种新型SiO_(2)-GO防腐增强材料,并将其应用于水性环氧树脂(EP)涂层中,以提高涂层的防腐及力学性能。[方法]分别采用硅烷偶联剂KH550、KH560对纳米SiO_(2)进行表面改性,以实现SiO_(2)在GO片层中的均匀负载,填充GO片层之间的空隙,扩大GO的层间距,改善其在EP中的分散性,形成更均匀致密的保护层,进而提升EP涂层的防腐蚀性能。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)等设备对SiO_(2)-GO的形貌和结构进行了表征。测试了涂层的铅笔硬度、阻尼硬度、附着力和耐冲击性。通过在3.5%NaCl溶液中的极化曲线和电化学阻抗谱测量,考察了涂层的耐蚀性。[结果]加入SiO_(2)-GO后,环氧涂层的防腐蚀性能得到显著提高。当选用KH550硅烷偶联剂作为SiO_(2)表面改性剂,且其用量为8%(质量分数)时,所制得的SiO_(2)-GO具有最佳的防腐蚀效果,此时SiO_(2)-GO/EP涂层能保持优异的力学性能。[结论]该SiO_(2)-GO防腐增强材料用于环氧涂料,明显提高了涂层的力学性能及防腐蚀性能。

关键词： 道路工程   路用性能   生物沥青   氧化石墨烯   生物油  

摘要： 生物沥青作为一种潜在的绿色可持续道路材料已受到道路工作者的广泛关注,但其路用性能难以适应不同气候区域的复杂需求,为了扩大生物沥青在道路工程中的应用场景,通过添加氧化石墨烯(GO)提升其路用性能。首先,通过高速剪切方法制备了生物沥青及GO改性生物沥青;然后,开展了针入度、软化点和延度试验评估其常规物理性能,并通过多重应力蠕变恢复和低温弯曲蠕变试验评估其流变特性;最后,采用荧光显微镜分析了GO在生物沥青中的分散性。结果表明:GO提升了生物沥青的软化点、延度,降低了针入度;GO不仅改善了生物沥青的高温抗车辙能力,对其低温性能也有一定增强效果;GO在生物沥青中分散均匀,保障了GO改性生物沥青的性能稳定。综合来说,GO实现了生物沥青高低温路用性能的协同提升,有望推动生物沥青在复杂服役条件下的应用。

关键词： 流动连续体力学   石墨烯增强薄板   模态分析   有限差分法   二维节点编号法  

摘要： 结合科氏加速度和离心加速度,提出了流动连续体力学的概念,兼顾了轴向运动结构力学和管道输流结构力学2类典型力学问题。在四边固支边界内,通过欧拉描述建立流动石墨烯增强薄板的动力学方程。应用有限差分法求解动力学方程时,为克服传统一维节点编号方法带来的编程困难,开发了二维节点编号法,在此基础上给出了前四阶导数的差分公式。通过与ANSYS软件对比发现,本文算法能够在较少的节点数量条件下获得很高的计算精度。将广义特征值方程转换为标准特征值方程,求解得到的特征值和特征向量分别代表固有频率和模态,给出了固有频率实部和虚部与流速的关系,其中实部用于表征振动稳定性。利用特征值矩阵拟合出前两阶模态的三维图,给出了各个流速条件下的模态正视图和斜视图,呈现了模态的阶跃特性。研究还发现:随着石墨烯含量的增加,各阶频率相应增大,但趋势渐缓;科氏加速度和离心加速度都是流动石墨烯增强薄板振动的重要影响因素,各自贡献大小与振动阶次相关。

关键词： 石墨烯卷   自然材料   量子计算   石蜡辅助浸入法  

摘要： 日前,我国科学家开发了一种名为“石蜡辅助浸入法”的新技术,成功让二维材料“卷起来”,制备出具有可控手性的石墨烯卷,为未来量子计算和自旋电子器件的发展奠定了坚实基础。由天津大学教授胡文平、雷圣宾、李奇峰和副教授沈永涛带领团队取得的这一研究成果近日发表在国际权威期刊《自然·材料》上。

关键词： 石墨烯   机械剥离  

摘要： 大规模的石墨烯生产具有很高的商业价值,广泛应用于各个领域。将石墨剥离以得到石墨烯可以以极低的成本实现大规模生产,是当前最有前途的方法之一。本文综述了不同种类的机械剥离,对剥离机制的深入了解可以为实现高质量的石墨烯剥离技术的优化提供有效的指导。我们收集分析了近年来在石墨烯生产的机械剥离方面的最新进展,如已经广泛应用的超声剥离法,球磨剥离法,利用流体动力学实现剥离的方法,以及具有创新性的超临界剥离法。同时我们还展望了如何利用机械剥离技术获取高质量的石墨烯,希望这篇综述可以为石墨烯的生产发展指明一个方向。Large-scale graphene production holds significant commercial value and is widely used across various fields. The exfoliation of graphite to obtain graphene can achieve large-scale production at a very low cost, making it one of the most promising methods currently available. This article reviews different types of mechanical exfoliation. A deep understanding of the exfoliation mechanisms can provide effective guidance for optimizing high-quality graphene exfoliation technology. We have collected and analyzed the latest advancements in mechanical exfoliation for graphene production in recent years, such as the widely used ultrasonic exfoliation method, ball milling exfoliation, methods utilizing fluid dynamics for exfoliation, and the innovative supercritical exfoliation method. Additionally, we look forward to how mechanical exfoliation technology can be utilized to obtain high-quality graphene. We hope this review can provide a direction for the development of graphene production.