关键词： 石墨烯   镁基复合材料   压缩力学性能   分子动力学   位错  

摘要： 镁(Mg)作为轻质金属材料,因其塑性不足及高温下力学性能下降等缺点限制了其应用.石墨烯(Gr)因其比表面积大、强度高等优点可以作为一种理想增强材料与金属镁复合,从而提升材料的力学性能.本文采用分子动力学(MD)方法对石墨烯/镁(Gr/Mg)复合材料在不同压缩条件下的力学性能进行研究.结果表明,单晶Mg在不同晶向下压缩表现出强烈的各向异性特征.引入Gr使得Mg基体中难以启动的滑移系因晶粒细化作用而被激活,应力得到释放,孪生变形机制难以开启.位错和孪生等缺陷在Gr界面附近形核增殖,载荷有效传递至Gr,提升了复合材料塑性阶段的平均流动应力.此外,Mg基体对Gr的约束限制了Gr的褶皱和弯曲,使材料韧性增强,Gr/Mg复合材料沿Z轴[0 0 0 1]晶向压缩的应变达0.35时,Gr仍未断裂.Gr/Mg复合材料中位错运动到Gr表面无法继续贯穿,抑制了Mg基体的破坏.压缩荷载作用下,Gr/Mg复合材料中位错线的增加有助于抵抗压缩塑性变形.Gr/Mg复合材料的屈服应力、屈服应变及塑性变形阶段的平均流动应力随着Gr层数增加而增大,且Gr处于分离状态时,Gr/Mg复合材料的屈服应变更大.在10K~600K温度范围内,Gr/Mg复合材料的弹性模量和屈服应力随着温度升高而降低.而应变率对Gr/Mg复合材料的弹性模量和塑性变形阶段的平均流动应力影响不明显,但增大应变率可以提高复合材料的屈服应力和屈服应变.

关键词： 聚酰亚胺   激光碳化   石墨烯薄膜   压阻性能   表征分析  

摘要： 柔性石墨烯压阻传感器在健康监测及电子皮肤领域具有非常大的应用优势,制备具有良好性能的石墨烯薄膜是研制柔性石墨烯压阻传感器的关键技术之一。基于聚酰亚胺激光碳化的石墨烯制备工艺,对不同激光参数下的柔性石墨烯薄膜进行表征,探究不同激光辐射能量和激光轨迹间距对石墨烯薄膜压阻性能的影响,结果表明当激光轨迹间距为0.05 mm、激光辐射能量为33.3 J/cm^(2)时,压力为0~50 kPa区间石墨烯薄膜压阻性能最优。

关键词： 三元纳米复合材料   氧化石墨烯   Fe_(3)O_(4)   聚苯胺   防腐蚀性能及机理  

摘要： 将还原氧化石墨烯(rGO)与Fe_(3)O_(4)复合,以苯胺为还原剂还原制得rGO/Fe_(3)O_(4)二元纳米复合材料。然后苯胺在Fe_(3)O_(4)和r GO表面原位氧化聚合为聚苯胺(PANI,)最后用聚苯胺涂覆r GO/Fe_(3)O_(4)复合材料,并以水性环氧树脂(EP)为填料,制备出具有多层结构的r GO/Fe_(3)O_(4)/PANI/EP复合涂层。采用Tafel极化曲线、电化学阻抗谱和中性盐雾试验研究了r GO/Fe_(3)O_(4)/PANI/EP涂层的防腐蚀性能和机理。结果表明:与纯环氧树脂涂层和r GO/Fe_(3)O_(4)/EP涂层相比,r GO/Fe_(3)O_(4)/PANI/EP涂层的耐盐雾腐蚀性能最好,且具有更好的分散性和稳定性。石墨烯的高效阻隔性能和聚苯胺的电化学智能钝化构成了三元纳米复合材料的防腐蚀机理。

关键词： 石墨烯折纸(GOri)   功能梯度梁   负泊松比   裂纹   固有频率  

摘要： 为了探究结构损伤对折叠石墨烯改性材料动力学行为的影响,该文利用有限元方法计算了石墨烯折纸(graphene origami, GOri)负泊松比功能梯度梁的裂纹尖端应力强度因子。结合旋转弹簧模型与一阶剪切变形理论,采用Ritz方法和Hamilton原理,推导了梁的自由振动方程,并求解了梁的固有频率。结果显示,由于呈梯度分布,石墨烯折纸的折叠度对裂纹尖端的应力强度因子的影响与裂纹长度相关。同时,当GOri靠近梁表面分布时,梁的基频增加。随着GOri质量分数的增加,梁的基频也增加。例如,当GOri的氢覆盖率为20%时,仅增加0.15%的GOri,梁的基频可提高达到3.9%。然而,随着GOri折叠度的增大,梁的基频却降低。进一步研究发现,改变GOri折叠度、分布梯度和浓度以提高梁的刚度,会同时导致梁的振动行为对裂纹更为敏感。

关键词： 刚性分子   氧化石墨烯   吸附   磁性   磺胺嘧啶  

摘要： 以四氟对苯二腈(TF)为刚性分子支柱,通过化学插层法制备了多孔氧化石墨烯(GO-TF),并通过机械球磨法将纳米Fe_(3)O_(4)负载到GO-TF上,制备了新型磁性多孔氧化石墨烯(GO-TF/Fe_(3)O_(4))复合材料。研究了磁性GO-TF/Fe_(3)O_(4)对磺胺嘧啶(SD)的吸附性能,采用吸附动力学模型和等温吸附模型研究了GO-TF/Fe_(3)O_(4)对SD的吸附速率和吸附量。与GO去除SD相比,GO-TF/Fe_(3)O_(4)的吸附去除性能显著提高,饱和吸附量达到106.57 mg/g,表明TF支撑GO纳米片形成了新的吸附孔道,并且球磨后纳米Fe_(3)O_(4)成功嵌入GO-TF上形成了新的吸附位点。研究了溶液pH对材料吸附性能的影响,发现低pH有利于SD的吸附。SD在GO-TF/Fe_(3)O_(4)上的吸附主要涉及π-π作用、氢键作用和静电作用。在5个再生循环内表现出对SD较好的重复吸附性能。

关键词： 光电集成   微波光子   光通信  

摘要： 石墨烯具有极高的迁移率和光电耦合效率,展示出的光电性能远超硅及其他光电材料,此外石墨烯在异质集成时不受晶格匹配的限制,可同多种材料实现完美兼容,这对面临多材料体系集成挑战的光电集成技术而言,几乎是理想材料。本文聚焦石墨烯在光电集成技术方面的优势,回顾了石墨烯在光电探测器、电光调制器方面的研究进展,总结各类器件的优势及存在的缺陷,并就石墨烯在光电集成方面的未来发展进行了展望。

关键词： 石墨烯   分散剂   自交联   聚乙烯醇   复合材料  

摘要： 石墨烯(GR)具有诸多优异的物理化学性质,是制备复合材料的一种理想纳米填料。但GR易团聚、难分散,导致其难以与其他基体材料均匀复合。为解决这一问题,本文以1,5-二氨基萘和3-缩水甘油丙氧基三甲氧基硅烷为原料,合成了一种具有高反应活性的新型分散剂。在分散剂与GR质量比为1∶1时,GR在水中的最高分散质量浓度可达15 mg/mL,且在室温下可以稳定存在6个月以上。分散剂分子含有硅羟基,具有高度的反应活性,可以使GR自交联成膜,得到均匀的GR涂层。将所得GR分散液进一步与聚乙烯醇(PVA)复合,得到了PVA-GR复合薄膜。与空白PVA膜相比,其力学性能显著提高。当GR质量分数为2%时,复合膜的弹性模量增加高达52.8%,所制备的复合膜有望应用于高性能复合材料领域。

关键词： 碳基材料   金刚石   石墨烯   碳纳米管   射频电子学  

摘要： 碳作为自然界中含量丰富的元素,其多样的同素异形体促进着社会科技不断发展。特别在半导体领域,金刚石、石墨烯以及碳纳米管凭借其超高的载流子迁移率和独特的能带结构,在高频、高功率甚至电力电子等方面有着巨大应用前景。本文综述了近年来碳基材料(金刚石、石墨烯和碳纳米管)在射频电子器件方面的研究进展,包括材料制备、特性分析、射频电子器件工艺和成果等。最后,列举了目前碳基材料在射频方面所面临的挑战,并展望未来碳基射频电子器件的进一步发展。

关键词： Thermal management   Electromagnetic Shielding   3D graphene   Silicon carbide   Carbon nanotubes  

摘要： During the operation of electronic devices,a considerable amount of heat and electromagnetic radiation is ***,the investigation of materials with electromagnetic shielding and thermal management abilities has significant *** materials of three-dimensional graphene networks containing both carbon nanotubes(CNTs)and SiC whiskers(3D graphene-CNT-SiC)were *** an aqueous-phase reduction method for the self-assembly of the graphene oxide,a three-dimen-sional porous graphene structure was *** whiskers,inserted between the graphene layers,formed a framework for longit-udinal thermal conduction,while CNTs attached to the SiC surface,created a dendritic structure that increased the bonding between the SiC whiskers and graphene,improving dielectric loss and thermal *** was found that the thermal conductivity of the hybrid material reached 123 W·m^(-1)·K^(-1),with a shielding effectiveness of 29.3 dB when the SiC addition was 2%.This result indic-ates that 3D graphene-CNT-SiC has excellent thermal conductivity and electromagnetic shielding performance.

关键词： 可再生能源   高性能碳纤维   商业化生产   碳纤维复合材料   航空航天   石墨烯   沙特阿拉伯   Fibre  

摘要： 据CompositesWorld 12月4日消息,沙特阿拉伯GIM GrapheneFibre企业推出了全球首个富含石墨烯的高性能碳纤维商业化生产项目。石墨烯具有高硬度、导电性和轻质等特点,富含石墨烯的碳纤维复合材料可应用于国防、航空航天和可再生能源等领域。GIM GrapheneFibre的工业4.0超级工厂将使用当地原材料和可再生能源大规模生产石墨烯增强碳纤维,提供高性能和可持续的解决方案。生产于2024年11月开始,目前第一台机器已在沙特阿拉伯投入使用。