关键词： 石墨烯纳米带   缺陷   金属度   电子特性  

摘要： 通过在石墨烯纳米带(graphene nanoribbon,GNR)中引入一对跳跃参数相等的零模(即一对零模态的C–C键)构建金属石墨烯纳米带模型,在金属GNR模型的基础上建立单空位缺陷浓度为1.429%和2.857%的石墨烯纳米带模型,并基于密度泛函理论探究缺陷位置对其金属度的影响.研究表明:零模C–C键引入后,GNR表现出比未引入之前宽得多的金属带,其金属带宽由91.49 meV增加为452.92 meV.在金属GNR中,缺陷所处位置对引入单空位缺陷的难易程度影响较大.在GNR超晶胞中引入一个单空位缺陷时,缺陷对距离较近的零模C–C键产生的影响远强于较远的零模,这导致GNR几何结构对称性被破坏,局域的电荷转移加剧.当缺陷位置接近纳米带边缘时,GNR的电子特性容易发生改变,部分GNR带隙被打开,缺陷模型完成从金属向半导体的转变.在缺陷浓度为2.857%的GNR中,由于缺陷位置的对称设置,GNR在几何构型和电荷转移情况方面保留了其原始对称性,最大程度地保证了两零模间的跳跃幅度,使GNR保持金属性不变.石墨烯纳米带缺陷模型的金属带宽均低于仅引入零模C–C键的GNR模型金属带宽,说明缺陷对GNR的金属度有着不可忽视的削弱作用,不仅容易将原本呈现金属特性的GNR转变为半导体,还弱化了其金属度.

关键词： 稀土   沉积   磁各向异性能  

摘要： 当前磁性纳米结构具有高的磁性稳定性和大的磁各向异性能(MAE),在自旋电子器件中具有巨大的应用潜力。采用基于密度泛函理论(DFT)之外的DFT+U方法,系统研究了Gd原子相对于石墨烯放置在不同位置吸附构型的结构稳定性、电子结构和磁性。结果表明,Gd吸附在石墨烯空位时是能量最低的构型。体系中Gd原子的自旋磁矩主要是由其f轨道的电子贡献,磁各向异性能主要来源于Fermi面附近d轨道的电子跃迁。在电子结构分析的基础上,我们提出了Gd-d轨道和C原子发生杂化决定了结构的稳定性。该体系优异的磁稳定性和大磁矩使其成为自旋电子应用方面极具前途的候选材料。

关键词： 传感器   细芯光纤   石墨烯量子点   聚乙烯醇   温度   相对湿度  

摘要： 提出了一种基于拉锥细芯光纤的温湿度传感器。先将细芯光纤熔接在两段多模光纤的中间,并在多模光纤两端熔接单模光纤,利用拉锥机对细芯光纤进行分步拉锥。实验测得细芯光纤拉锥前后的传感器的温度灵敏度分别为31 pm/℃和72.7 pm/℃。将少量石墨烯量子点-聚乙烯醇涂覆在传感器锥部得到温湿度传感器,实验测得其温度灵敏度最大为288.3 pm/℃,湿度灵敏度可达到131.7 pm/%。该传感器具有性能稳定、灵敏度高、制备简单、成本低的特点,在温度和湿度传感领域具有广阔的应用前景。

关键词： 石墨烯   复合改性   宏观改性   微观验证  

摘要： 目前的改性沥青在使用过程中存在车辙、水损坏、易老化等病害问题,严重影响沥青路面的使用寿命。因石墨烯具有优异的力学和热学性质,正逐渐被应用到沥青中进行复合改性。研究国内外石墨烯在沥青改性中的最新应用与成果,包括石墨烯对沥青及其混合料路用性能的影响以及力学性能的表征试验结果。研究结果表明:石墨烯的加入不仅能够提高沥青高温稳定性和低温抗裂性,同时能延长路面的使用寿命。

关键词： 电爆法   石墨烯气溶胶   气溶胶凝并   复合粉体  

摘要： 提出了一种通过电爆法制备石墨烯气溶胶并将其用于石墨烯包覆铝复合粉体的新方法,在不破坏石墨烯本征特性的前提下,解决了石墨烯在金属复合粉体中分散不均匀、界面结合弱的问题。利用电爆法制备了一定浓度的石墨烯气溶胶,得到的石墨烯有2种结构:片状和凝胶状。石墨烯层数为5~8层,石墨烯气溶胶均匀分散在腔内。另外,在气流的作用下,通过搅拌将石墨烯气溶胶与球形铝粉颗粒混合,制备了石墨烯含量不同的石墨烯包覆铝复合粉体。当石墨烯气溶胶含量为1.5%(质量分数)时,石墨烯均匀分散在复合材料中,石墨烯片粘附包裹在金属颗粒上。最后,分析了石墨烯气溶胶原位混合形成石墨烯金属复合粉体的机理。

关键词： 激光熔覆   滚刀耐磨涂层   石墨烯   再制造修复  

摘要： 隧道施工中,隧道掘进机(TBM)的滚刀磨损严重,对更换下来的滚刀直接做报废处理造成了资源浪费、施工成本增高。针对滚刀磨损的再制造修复策略这一问题,本文开展了激光熔覆仿真及新型涂层激光熔覆实验研究,对提高滚刀的磨损质量进行了相关的探索与实践.首先通过有限元仿真建立了双椭球体热源激光熔覆仿真模型,探究激光熔覆对滚刀基层及熔覆层材料残余应力的影响,并为熔覆实验提供了工艺参数优化的依据;在此基础上,利用相关实验条件,将激光熔覆技术与新型材料石墨烯相结合,开展了滚刀新型涂层的激光熔覆实验.利用正交试验的方法将石墨烯含量、激光功率、扫描速度和送粉盘转速作为试验因素,将表面硬度和耐磨性作为评价依据,分别设置4组不同水平进行比较,从而优选具有更高耐磨性的材料配比与工艺参数.结果表明,石墨烯的加入对涂层的耐磨性具有大幅的提高,与基体材料相比,加入石墨烯的涂层,其磨损程度较传统涂层最大可减少91.32%,较基体材料最大可减少99.86%.本文通过对激光熔覆技术和新型材料石墨烯的研究,采取仿真与实验相结合的手段,为提高TBM滚刀的磨损质量、选择其再制造策略提供了方法指导与数据支持.

关键词： 电弧放电法   激光烧蚀法   化学气相沉积法   气体燃烧   管状结构   中心轴   拓扑学   石墨烯  

摘要： 碳纳米管(CNTs)是管状纳米级石墨晶体,为单层或多层的石墨烯层围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管状结构。由日本科学家于1991年发现。常用的碳纳米管制备方法主要有电弧放电法、激光烧蚀法、化学气相沉积法(碳氢气体热解法)、固相热解法、辉光放电法、气体燃烧法以及聚合反应合成法等。其原子排布与键合方式、尺度及拓扑学因素等,赋予了其极为独特的结构和优异性能。

关键词： 石墨烯   专利信息分析   竞争态势   研发热点  

摘要： 石墨烯(Graphene)是一种以sp2杂化连接的二维蜂窝状晶格结构的新型潜力材料,拥有优异的光学、力学、电学特性,被广泛应用于复合材料、电子器件、生物医药、能源和污水净化等领域,石墨烯技术已成为一个新兴的研究热点。本文通过专利检索,对近几年石墨烯产业专利申请全球竞争态势进行分析,总结了石墨烯产业发展现状及特点,主要包括专利申请趋势、区域分布、专利转化趋势、研究热点及应用领域等。此外,本文针对我国石墨烯技术分布及产业发展情况进行分析,并提出了几点建议,以期揭示石墨烯领域专利活动特点,为我国石墨烯的技术创新及产业发展提供参考。

关键词： 石墨烯   纳米润滑   复合材料   减摩耐磨  

摘要： 石墨烯是一种高性能的二维纳米润滑材料,被广泛应用于摩擦学领域。本文介绍了石墨烯独特的层状结构和表面形貌赋予其优异的本征摩擦性能,包括层间滑移行为加快了非公度转变,构织石墨烯表面褶皱储存纳米粒子降低其表面摩擦系数。归纳了作为第三体介质研究其复合润滑性能存在的问题,包括团聚现象及分散性差等。重点综述了石墨烯复合润滑的研究进展,其中包括将其引入润滑体系中制备复合添加剂,发挥其与各添加相之间的协同作用;阐述了流体切削过程中石墨烯纳米粒子具有修复金属材料加工表面的功能,有效抑制了摩擦温升,降低了切削过程的摩擦系数;将其作为增强相通过溶液共混、层压烧结、氧化改性、原位聚合等成型工艺制备复合材料。概述了提高石墨烯与各组分之间协同性以及与基体材料结合强度的方法,总结了其改善材料减摩耐磨性能的作用机理。展望了石墨烯及其复合材料的未来研究趋势,并提出了仍需进一步开展的研究工作。

ISBN: (纸本)9787118126914