关键词： 二维材料   石墨烯   超声空化   液相剥离   聚乙烯吡咯烷酮  

摘要： 石墨烯作为sp2杂化形成的新型二维材料，具有高电导率、强热导率和大比表面等独特的物理化学性质，在材料、储能和环保等领域具有广泛的应用前景，而高质量石墨烯的产量不足是影响石墨烯商业化应用的主要原因。超声液相剥离法因为具有制备的石墨烯缺陷少、操作方便、流程简单等优点，在大规模生产石墨烯方面有巨大的发展潜力。目前关于超声液相剥离法制备石墨烯的研究仍存在许多问题，包括对超声参数的研究系统性不强、超声处理石墨量少和超声制备石墨烯的步骤多等。　　本研究使用去离子水为基底，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为分散剂，以优化石墨烯制备过程、制备高质量石墨烯和提高石墨烯的产能为目的，设计了循环超声系统，在固定超声功率为500W的基础上，系统性地研究了超声频率（20kHz,25kHz,30kHz和35kHz）和超声探头形式（圆棒和哑铃探头）两种超声参数对超声制备少层石墨烯的影响。使用激光粒度分布仪(LDPA)、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）和拉曼光谱（Raman）等对少层石墨烯进行测试表征，探讨超声频率和探头形式对少层石墨烯尺寸、形貌、厚度和缺陷等特征的影响，通过分析少层石墨烯-羧甲基纤维素纳（CMC）薄膜的复合电导率，评价了两种超声参数对少层石墨烯的电学性能的影响。论文的主要研究工作和创新性贡献总结如下：　　（1）设计了一套循环超声系统，超声处理1.5kg3wt%的膨胀石墨悬浮液制备石墨烯。一方面循环超声系统制备的少层石墨烯均匀性更高，可以直接用于测试表征，其产率~100%;另一方面，相较于实验室常见的超声槽或在烧杯中使用超声探头等直接超声方式，循环超声系统在控制样品浆料的温度变化方面更具优势。　　（2）使用圆棒和哑铃探头，研究20kHz、25kHz、30kHz和35kHz的超声频率对制备少层石墨烯的尺寸、形貌、层数、厚度、缺陷和电学性能等方面的影响。研究结果表明：a）在相同超声时间内，使用圆棒探头时，超声频率和少层石墨烯的尺寸成正比，使用哑铃探头时，20kHz制备的少层石墨烯尺寸最小，35kHz制备的少层石墨烯尺寸最大，但是超声频率和少层石墨烯的尺寸不成正比;b）超声300min时，25kHz的圆棒和哑铃探头制备的少层石墨烯折叠和褶皱更多，厚度更薄;c）不同超声频率和探头制备的少层石墨烯的厚度都随超声时间的增加呈下降趋势，但是超声处理300min时，25kHz的圆棒和哑铃探头制备的少层石墨烯平均层数最少（7层）平均厚度最小（分别为~3.5nm和~2.9nm）;d）超声300min时，圆棒和哑铃探头制备的石墨烯都是低缺陷密度（小于0.1）的少层石墨烯，其缺陷类型属于边缘型缺陷;e）超声过程中，圆棒和哑铃探头制备少层石墨烯的复合电导率都呈现了先上升后下降的趋势，其中，35kHz的圆棒探头和25kHz的哑铃探头超声90~120min制备的中值粒径11~14μm的少层石墨烯复合电导率最高（分别为~12760S/m和~21971S/m）。　　（3）在相同超声频率下，对比圆棒和哑铃探头对超声制备少层石墨烯的影响。得到的结论如下：a）哑铃探头超声产生的空化泡密集区域更多，在相同超声时间内，哑铃探头制备的少层石墨烯尺寸更小;b）超声300min时，哑铃探头制备的少层石墨烯折叠现象更明显，厚度更薄;c）在石墨烯中值粒径相近时，哑铃探头制备的少层石墨烯厚度更小;d）超声300min时，圆棒和哑铃探头制备的都是低缺陷密度的边缘型少层石墨烯，在超声频率相同时，圆棒探头制备的少层石墨烯缺陷密度更低;e）在石墨烯中值粒径相近时，哑铃探头制备的少层石墨烯复合电导率更高。　　本研究设计了一种利于扩大石墨处理量和便于控制实验温度的循环超声系统，系统性地研究了超声频率和探头形式对制备少层石墨烯的影响，为超声液相剥离法大规模制备少层石墨烯提供了一种实验方法和一定的数据参考。

关键词： 穴位贴敷   腰肌劳损   临床时效性观察  

摘要： 目的:通过观察新型石墨烯灸贴作用时间的长短进行疗效对比,同时通过不同作用时长的新型石墨烯灸贴治疗的最佳疗效来确定新型石墨烯灸贴最佳贴敷的治疗时间节点,为该治疗方案的临床推广提供可靠的医学证据。方法:本研究共收集腰肌劳损患者72例,随机分为治疗组A组、治疗组B组、治疗组C组,各24例。通过选取腰肌劳损常见的痛点即阿是穴及双侧肾俞穴进行贴敷治疗,(灸贴规格:灸贴为3.5X3.5厘米圆形贴剂,厚度为2.5mm。三组均使用新型石墨烯灸贴,新型石墨烯灸贴由吉林省艾络康医药科技开发有限公司生产。)治疗组A组作用时间为2h,治疗组B组作用时间为4h,治疗组C组作用时间为6h,三组治疗每日贴敷一次,每穴一贴,隔天治疗一次,共干预7日。2周为一个疗程,共治疗1个疗程。记录三组治疗前、治疗1疗程后的视觉模拟评分(Visual Analogue Scale,VAS);治疗前、后及治疗后1周随访时的功能障碍指数(Oswestry dysfunction index,ODI);治疗前后的中医症候积分量表(Traditional Chinese Medicine Syndrome Score Scale,TCMSSS)并进行统计学分析,以评价三种不同作用时间的新型石墨烯灸贴对腰肌劳损的临床疗效,进而确定新型石墨烯灸贴的最佳贴敷时间节点。结果:1、一般数据:治疗前对治疗组三组病人的基本数据(性别、年龄、病程)进行统计分析,结果显示三组病人的数据没有统计学意义的差异(P<0.05),具有可比性。2.视觉模拟分数(VAS):组内比较,三组治疗后的VAS分数均比前低(P<0.05)说明三组不同治疗时间节点都能让腰肌劳损疼痛得到改善;三组VAS分数经过处理后的统计分析,其差异具有统计学意义(P<0.05)。但治疗组B组VAS评分的均值低于另外两组,表明治疗组B组在改善腰肌劳损疼痛方面优于另外两组,同时表明新型石墨烯灸贴在贴敷4h时间节点疗效最好。***功能障碍指数(ODI):组内比较,三组治疗后ODI指数均比前低(P<0.05),差异性有统计学意义,说明腰肌劳损的腰部功能障碍可以通过三组不同的治疗时间节点来得到改善;三组ODI指数经过治疗后的统计分析,其差异具有统计学意义(P<0.05)。但治疗组B组ODI指数的均值低于另外两组,表明治疗组B组在改善腰肌劳损腰部功能障碍方面优于另外两组。同时表明新型石墨烯灸贴在贴敷4h时间节点改善腰肌劳损腰部功能障碍最有效。随访时,三组的ODI指数经统计学分析,差异有统计学意义(P<0.05),但治疗组B组ODI指数的均值低于另外两组,表明治疗组B组在改善腰肌劳损腰部功能障碍方面优于另外两组。同时表明新型石墨烯灸贴在贴敷4h时间节点改善腰肌劳损腰部功能障碍最有效并能保持一定的远期疗效。4.中医症候评分(TCMSSS):组内比较,三组治疗后TCMSSS较前降低(P<0.05),差异有统计学意义,说明三组治疗时间节点不同,对中医腰肌劳损相关症状均有改善作用;治疗结束后,三组的TCMSSS经统计学分析,差异有统计学意义(P<0.05),但治疗组B组TCMSSS的均值低于另外两组,表明治疗组B组在改善腰肌劳损中医相关症候方面优于另外两组。同时表明新型石墨烯灸贴在贴敷4h时间节点改善腰肌劳损中医相关症候最有效。5.临床疗效比较:治疗结束后,治疗组A组总有效率为83.33%,治疗组B组总有效率为95.83%,治疗组C组总效率为91.67%,三组疗效经统计学分析,其差异具有统计学意义(P<0.05),说明治疗组B组疗效优于另外两组。同时表明新型石墨烯灸贴在贴敷4h时间节点临床疗效最高。结论:1.在对于改善腰肌劳损的疼痛、腰部功能障碍以及中医症候方面三组不同作用时间的新型石墨烯灸贴均有一定的改善作用。2.作用时间为4h的新型石墨烯灸贴总体疗效优于另外两组,对于改善腰肌劳损的疼痛、腰部功能障碍以及中医症候方面优于另外两组。

关键词： 太赫兹   传感器   等离子体诱导透明   石墨烯超材料   多功能调制  

摘要： 在太赫兹波段内,大多数生物分子都会产生自身独有的特征信息光谱,这种指纹谱特性使得太赫兹光谱技术相比于传统传感技术更具优越性,但是在检测低浓度物质时太赫兹波不能和待测物质充分作用,导致太赫兹检测技术在传感方面的应用受到极大的影响。超材料作为一种非天然的人工材料,对周围环境中的物理特性变化情况十分敏感,因此越来越多的超材料被应用于太赫兹频段内的传感领域之中。然而,由金属构成的传统超材料只能实现静态调控,相比之下石墨烯超材料可通过改变自身的费米能级实现动态调控从而将传感与调制两方面紧密的联系起来,极大的拓宽了超材料的应用范围。基于此,本文通过石墨烯超材料设计了三种可调谐的太赫兹超材料传感器。本文主要研究内容如下:1.为突破现有超材料传感器功能单一的问题,本文提出了一种将调制功能与传感功能相结合的石墨烯多功能超材料传感器,该传感器的石墨烯层由石墨烯带和石墨烯半圆环组成。当入射波沿y极化方向传播时,该传感器会通过明-暗耦合模式在2.5～4.0 THz频段内激发出等离子体诱导透明（Plasmon-Induced Transparency,PIT）现象。除此之外,该传感器不仅可以实现双模式调控,还可以通过改变石墨烯载流子迁移率实现对透明窗口的有效调制。最终结果表明该传感器的灵敏度和FOM（Figure Of Merit）值分别可以达到1.4 THz/RIU（Refractive Index Unit）和17.30 RIU。2.由于现有超材料传感器只能实现单极化方向上的单一PIT现象,若不同待测物质在同一频段谐振模式是相同的,则不能实现对待测物质的有效区分。基于此,本文提出了一种可实现双极化双PIT现象的石墨烯太赫兹超材料传感器。该传感器通过明模式和准暗模式之间的破坏性干涉在两个极化方向上各产生了两个透明窗口。此外该传感器除了自身石墨烯结构的可调谐性,还可以通过调节入射波的偏振方向来实现双透明窗口在低频和高频之间的转换功能。其次,在不同入射角度下,该传感器的透射频谱不会受到较大影响,同时结果表明该传感器可以达到1.1 THz/RIU的灵敏度。3.为突破现有超材料传感器检测灵敏度较低的问题,本文设计了一种基于新型连续介质柱的石墨烯太赫兹超材料传感器,其单元结构由简易的石墨烯圆环和石墨烯条组成。在x极化方向上,三个谐振单元通过明-准暗耦合模式在1.5～2.5 THz频段内产生两个透明窗口。同时,通过引入连续介质柱这一新型结构以增加待测物质与传感器的接触范围,并通过对比实验验证了连续介质柱的引入显著提升了传感器的检测灵敏度,最终结果表明该传感器最高可以达到1.2 THz/RIU的检测灵敏度。

关键词： 纳米纤维   吸波材料   静电纺丝   石墨烯   铁氧体  

摘要： 吸波材料是一类可将入射电磁波通过介电损耗和磁损耗进行衰减,减少电磁波回波的一类材料,广泛应用在军事隐身和民用安全等领域。本文以设计制备高性能的雷达吸波材料为研究目标,基于复合化和低维化的设计思想,采用静电纺丝等实验方法,开展铁氧体-石墨烯-聚丙烯腈(PAN)二元和三元复合纳米纤维的制备及吸波性能研究。主要研究内容如下:首先,开展了铁氧体-PAN纳米复合纤维的制备及其吸波性能研究。分别采用溶液浸泡法和静电纺丝法制备得到了四种铁氧体-PAN纳米复合纤维,并将其碳化得到最终样品。研究结果显示,溶液浸泡法虽可大幅提升二元复合材料中铁氧体的含量,但铁氧体与PAN纳米纤维的结合并不牢固,复合材料吸波性能的提升效果并不理想;而纺丝法能将铁氧体粉末与PAN纳米纤维更紧密地结合,可较好地实现对材料电磁参数的调控,获得较好的吸波性能。当厚度为1.5 mm时,纺丝法制备的Ni Co(FeO)-PAN在14.0 GHz时的最大反射损耗值为-20.4 d B,有效吸收带宽达到3.5 GHz(12.3-15.8 GHz)。而用浸泡法制备的Ni Co(FeO)-PAN要达到相同的吸波效果则需要更高的铁氧体含量。其次,开展了石墨烯-PAN纳米复合纤维的制备及其吸波性能研究。将化学法制备的还原氧化石墨烯(RGO)和物理法制备的石墨烯(PG)通过静电纺丝-高温碳化法分别与PAN纤维复合,制备出系列石墨烯-PAN二元复合材料。研究结果表明,石墨烯-PAN复合材料具有优异的介电损耗性能和雷达吸波性能。厚度为2.3mm时,RGO-PAN在10.0 GHz时的最大反射损耗值可达-71.7 d B;厚度为1.6 mm时,有效吸收带宽达到4.52 GHz(13.1-17.62 GHz)。最后,利用静电纺丝-高温碳化法制备得到了多种铁氧体-石墨烯-PAN三元纳米复合纤维材料,并研究了复合材料的吸波性能。研究结果显示,三元复合材料与纯PAN纳米纤维相比,最大反射损耗值增大,有效吸收带宽变宽且向低频方向移动。Zn FeO-PG-PAN样品的最大反射损耗值从Zn FeO-PAN的-18.0 d B增大至-30.1 d B,有效吸收带宽由1.5 GHz(4.4-5.9 GHz)增大并移动到2.0 GHz(5.5-7.5GHz)。本文的研究工作揭示了石墨烯-铁氧体复合吸波材料组成、微结构、电磁参数以及制备工艺等因素与其吸波性能之间的关系,可为多元石墨烯基复合吸波材料的设计及其电磁参数的调控提供指导思想,为高性能石墨烯基复合吸波材料的研究奠定技术基础。

关键词： NO2传感器   石墨烯   二氧化锡   灵敏度   表面调控  

摘要： NO2是一种典型的大气污染物,不仅对人类的身体健康产生严重危害,而且还是造成酸雨、光化学烟雾等恶劣环境问题的主要原因之一。因此,准确测定大气环境中NO2的浓度具有重要研究意义。近年来,基于石墨烯材料的电阻式室温气体传感器发展迅速,为检测NO2提供了一种新的检测技术。尽管利用半导体氧化物调控石墨烯的表面结构,在一定程度上提升了石墨烯基室温NO2传感器的灵敏度。然而,灵敏度低仍旧是目前阻碍这类器件进一步发展的瓶颈。导致这一问题的原因是敏感材料的表面吸附位点较少和吸附位点的活性较弱。因此,本论文以二氧化锡修饰石墨烯复合材料（SnO2-RGO）为研究对象,发展了多种表/界面结构调控方法,制备了多种具有不同微观结构的SnO2-RGO,提升了石墨烯基室温NO2传感器的灵敏度。论文从敏感材料的设计与调控、传感器的制作与性能测试、气敏机理的分析与总结等多个方面,开展了系统的研究工作,取得了一些有意义的研究成果。本论文主要研究内容包括:1.提出了一种有机胺腐蚀技术调控SnO2-RGO的表面结构,提升了石墨烯基室温NO2传感器的灵敏度。采用乙醇胺液相腐蚀法制备了富含氧空位的SnO2-RGO（EA-SnO2-RGO）。经乙醇胺腐蚀后,不仅减小了复合材料中SnO2粒子的尺寸,还在SnO2粒子的表面引入了氧空位。制备的器件在室温下对1 ppm NO2的响应值提升至5.8。2.发展了一种融合贵金属敏化和氧空位调控的增感策略,提升了石墨烯基室温NO2传感器的灵敏度。以SnO2-RGO为基体材料,结合湿化学表面沉积法和原位化学还原法,在基体材料表面同时负载钯纳米粒子（Pd NPs）和引入氧空位,制备了Pd NPs修饰富含氧空位SnO2-RGO（Pd-SnO2-RGO-VO）。Pd-SnO2-RGO-VO在室温下对1 ppm NO2的响应值由SnO2-RGO的3.3提升至9.8,这主要归因于Pd NPs与SnO2间形成的异质结构、Pd NPs的催化作用以及氧空位的活化作用等多种增感策略的协同作用。3.提出了一种双半导体氧化物共修饰石墨烯的方法,提升了石墨烯基室温NO2传感器的灵敏度。以GO和简单的无机盐为前驱物,采用一步水热法,制备了SnO2NPs和α-Fe2O3NPs共修饰石墨烯复合材料（α-Fe2O3/SnO2-RGO）。在三元复合材料体系中形成了多种异质结构,不仅优化了敏感材料的表面结构,同时降低了敏感材料的禁带宽度。与SnO2-RGO相比,α-Fe2O3/SnO2-RGO在室温下对1 ppm NO2的响应值提升了2.5倍。4.发展了一种基于贵金属敏化和双半导体氧化物共修饰协同作用的增感方法,提升了石墨烯基室温NO2传感器的灵敏度。在上一章工作基础上,以α-Fe2O3/SnO2-RGO为基体材料,采用金（Au）、钯（Pd）、铂（Pt）等贵金属对其进行表面修饰,进一步调控了复合材料的微观结构。借助于Pt NPs的优异催化活性,Pt NPs负载的α-Fe2O3/SnO2-RGO对5 ppm NO2的响应值达到21.3。

关键词： 硅   石墨烯   力学性能   分子动力学  

摘要： 硅元素在自然界中储量丰富,提取工艺成熟,由硅元素制成的硅基器件具有寿命长、性能稳定的特点。硅基材料广泛应用在电子信息产业与新能源产业,是集成电路与新能源等产业自主创新发展与转型升级的核心材料。硅基材料硬脆,加工易产生缺陷,限制了其高水平应用。将石墨烯作为增强相加入到硅基材料中,其会与基体界面紧密结合,提升复合材料的机械性能。另一方面,硅基器件的性能也与硅片的表面光洁度有关。将石墨烯作为材料加工中的固体润滑剂,有望获得具有高表面质量的产品。因受实验条件的限制,在原子水平上观察研究石墨烯/硅复合材料的拉伸行为与划痕损伤是具有挑战性且困难的。本文采用分子动力学模拟的方法,以石墨烯/硅复合材料为研究对象。首先,设计了具有不同石墨烯排列方式的复合材料模型,研究了石墨烯分散排列和堆垛排列下复合材料的力学性能,发现分散排列下的力学性能更优。应变率对该复合材料的峰值应力影响不大,但对于失效应变、杨氏模量的影响较为复杂。温度对该复合材料的力学性能影响较大,随着温度升高,其失效应变、峰值应力、杨氏模量均降低。其次,构建了石墨烯涂覆的硅工件划痕模型,还有纯硅模型作对照组;设置了不同划痕速度与划痕深度进行模拟。研究发现,相较于纯硅划痕,硅工件表层的石墨烯涂覆对划痕过程中工件内原子的运动有抑制作用,切屑几乎不在磨料前侧堆积。磨料划痕速度、划痕深度的增加均会使相变的缺陷原子深度加深,但是在2 nm深度下的石墨烯更易发生断裂失效。最后,研究了不同初始温度对涂覆石墨烯的晶体硅划痕损伤的影响。研究发现,初始温度的升高会使压痕后的损伤区域越来越尖锐,划痕后的工件表面更粗糙。对石墨烯来说,只要石墨烯不发生断裂,其抑制作用就会一直存在,切屑就很少堆积在磨料前方。在对划痕后工件进行拉伸发现,初始加工温度还会影响硅工件的后续加工。本文建立了石墨烯/硅复合材料模型并对其进行模拟,在纳米尺度上研究了石墨烯作增强相的复合材料设计和涂覆材料对硅划痕性能的影响。研究结果可为该类复合材料设计与加工提供指导,最终提高器件的应用水平。

关键词： 氧化石墨烯   骨微环境   成骨细胞   破骨细胞   骨形成  

摘要： 氧化石墨烯(GO)具有优异的力学性能、抗菌性能、较大的比表面积、良好的生物相容性以及较高的弹性模量,可以作为理想的组织修复材料。现有研究主要围绕GO对单一细胞的影响开展,然而骨形成主要依赖骨微环境中各种细胞相互作用,骨髓间充质干细胞(BMSC)是多能干细胞,可分化为成骨细胞,成骨细胞进一步分化形成骨细胞,成熟的骨细胞可诱导周围细胞的成熟,形成新的骨基质,进而促进骨骼的形成。骨髓单核细胞(BMMNC)可分化为破骨细胞,破骨细胞分泌酸性物质,溶解旧的骨基质。成骨细胞和破骨细胞协同作用调控骨形成。机体发生骨缺损时,巨噬细胞被激活为M1型和M2型,M1型巨噬细胞分泌IL-6等细胞因子,有利于炎症发生,M2型巨噬细胞分泌IL-4等细胞因子,有利于抵抗炎症,促进组织修复。血管内皮细胞为骨骼形成提供必要的营养物质和能量,可有效维持成骨细胞和破骨细胞介导的骨重塑。因此,为全面考察GO在骨微环境中对骨形成的影响,不仅需要研究GO对骨髓间充质干细胞、成骨细胞、破骨细胞的影响,还需要研究GO对内皮细胞和巨噬细胞的作用结果以及在细胞通讯作用下GO对成骨细胞的影响。本文以GO为研究对象,首先研究GO对BMSC、MC3T3-E1、HUVEC、RAW264.7、BMMNC等细胞的影响,结果表明GO可以促进MC3T3-E1细胞增殖、迁移和分化,促进RAW264.7分泌IL-6且向M1型极化,可促进内皮细胞血管形成,促进骨髓单核细胞(BMMNC)向破骨细胞(OC)分化。随后将GO和RAW264.7与MC3T3-E1细胞共培养,研究GO在成骨细胞和免疫细胞作用下对成骨分化的影响,共培养结果表明GO可促进MC3T3-E1的成骨分化。最后以脂多糖和巨噬细胞RAW264.7诱导的乳鼠颅骨炎症模型,将GO和乳鼠颅骨骨片共培养14天,结果表明骨组织的孔隙率显著降低,骨组织体积分数显著增加,GO可有效促进骨形成。

关键词： TiN生物惰性陶瓷涂层   激光熔覆   氧化石墨烯增强   减摩机理   磨损机理  

摘要： 目前,可通过制备生物惰性陶瓷涂层提升人工关节摩擦副的耐磨性能,但是生物惰性陶瓷涂层存在较高的摩擦系数,会加剧关节摩擦副表面的磨损,不利于人工关节的健康长期服役。由于氧化石墨烯（GO）优异的生物相容性和自润滑性能,本文拟将GO纳米片掺入TiN粉末中,使用激光熔覆工艺制备GO掺杂的TiN生物惰性陶瓷涂层,以提升TiN涂层的涂层质量、力学性能和摩擦磨损性能,并分析涂层的摩擦磨损机理和GO的减摩机理。本文的主要研究工作和创新点如下: （1）研究了激光熔覆制备GO掺杂TiN陶瓷涂层工艺以及GO掺杂对涂层微观形貌、物相组成和力学性能的影响规律。以激光功率和扫描速度两因素设计正交试验,以涂层中气孔缺陷面积和涂层的表面平整度为评价指标,得到了一组可制备较优TiN涂层的激光熔覆工艺参数:激光功率1800 W,扫描速度180 mm/min。利用激光熔覆制备的GO掺杂TiN陶瓷涂层的主要物相仍为TiN,Ti3Al,α-Ti和Ti V,GO掺杂并未改变涂层的主要物相。GO的掺杂改善了TiN涂层的成形质量,涂层的气孔缺陷减少,其中3 wt.%GO掺杂涂层的成形质量最佳。TiN在涂层中以圆形晶粒形式存在,掺杂的GO存在于TiN晶粒的间隙中。涂层的显微硬度和弹性模量随着GO的掺杂量的增加逐渐下降,而涂层的断裂韧性随着GO的掺杂量的增加而提高。 （2）研究了GO掺杂TiN涂层与不同对磨材料（Si3N4、Ti6Al4V和UHMWPE）之间的摩擦磨损行为,分析了GO掺杂对TiN涂层摩擦学性能的影响机制。GO掺杂量为3 wt.%时,涂层与Si3N4球、Ti6Al4V球、UHMWPE球对磨的摩擦系数降幅均最大,降幅分别为22%,17%和25%;GO掺杂TiN涂层与Si3N4陶瓷球对磨时,涂层的磨损率随着GO掺杂量的增加而增大,其磨损机理为氧化磨损、疲劳磨损、磨粒磨损和轻微的黏着磨损;涂层与Ti6Al4V金属球对磨时,涂层与金属球的磨损率均随着GO掺杂量的增加而减小,其磨损机理为氧化磨损、磨粒磨损和严重的黏着磨损;涂层与UHMWPE聚合物球对磨时,GO掺杂可有效降低聚合物对磨球的磨损,其磨损机理为氧化磨损、黏着磨损、磨粒磨损和轻微的疲劳磨损。 （3）研究了GO掺杂TiN陶瓷涂层摩擦磨损性能的载荷效应及其影响机制。以综合性能最佳的3 wt.%GO掺杂TiN涂层为对象,施加载荷分别为5 N、10 N、15 N和20 N,测试了涂层的摩擦磨损性能,建立了涂层的磨损模型,探索了载荷变化对涂层减摩耐磨机理的影响机制。Si3N4、Ti6Al4V和UHMWPE三种材料的对磨球分别与GO掺杂TiN陶瓷涂层对磨时,摩擦系数均随载荷的降低而降低。载荷的变化并没有改变涂层与三种对磨球对磨时各自的磨损机理。涂层与Si3N4陶瓷球对磨时,随着载荷的增大,其磨损率呈现上升的趋势,在载荷为10 N时磨损率最小;涂层与Ti6Al4V金属球对磨时,载荷的变化时,涂层和对磨球的磨损率变化较小,保持在相对稳定的状态;涂层与UHMWPE聚合物球对磨时,随着载荷的增大,磨损率呈现线性增加的趋势。 图52幅,表15个,参考文献114篇

摘要： 2023年1月5日，南京工业大学林惠娟副研究员、朱纪欣课题组在ACS ***期刊发表了题为“Piezoresistive Pressure Sensor Based on a Conductive 3D Sponge Network for Motion Sensing and Human–Machine Interface”的论文。该研究提出一种简单且具有成本效益的策略，

关键词： 盐湖卤水   铷   亚铁氰化铜   吸附   电渗析   除铵  

摘要： 铷（Rb）是一种具有较高的经济价值和应用前景的稀有贵金属。在我国青海西藏等地区的盐湖中储存着丰富的铷资源,而目前盐湖卤水的开发主要针对于提锂和钾上,因此资源化利用盐湖卤水具有重要的意义。盐湖卤水中铷的浓度普遍较低,从卤水中提取铷具有一定的困难与挑战。离子交换法从低浓度的溶液中提取Rb+具有良好的效果,然而获得的Rb+溶液浓度较低难以满足生产要求。为此,本论文探究了Rb+的提取和浓缩工艺,以获得高质量的铷溶液。 研究采用相转化法制备了磺化聚砜/氧化石墨烯（SPSG）膜,再通过原位耦合共沉淀技术在SPSG膜上合成亚铁氰化铜（KCu FC）。通过超导核磁共振氢谱仪（NMR）、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱仪（XPS）对SPSG/KCu FC膜的结构和组成进行表征,结果发现KCu FC/SPSG复合膜呈现三维多孔道的结构,同时KCu FC在膜上分布均匀。通过动态吸附法探究Rb+的吸附行为。在(p H=7、25℃、200 m L/20mg·g-1 Rb+)的条件下,吸附3 h就可达到吸附平衡,最大吸附容量为73.7 mg·g-1,吸附行为遵循伪二阶动力学吸附模型。研究发现Li+和Na+对Rb+在SPSG/KCu FC膜上的吸附影响较小,但K+和Mg2+对Rb+的吸附影响较大。Rb+在0.5 mol·L-1 NH4Cl/HCl的溶液中进行解吸,结果显示解吸3 h,Rb+的解吸率就可达到90%以上。同时,经过循环-解吸实验发现SPSG/KCu FC膜具有良好的可循环使用性能。 采用电渗析技术浓缩上述低浓度的Rb+溶液。在电流密度为20 m A·cm-2、进料流速为130 m L·min-1、淡水进料体积为1500 m L时,浓缩实验所消耗的时间、能耗以及相对浓缩率和回收率达到最佳状态。经过四级电渗析工艺Rb+浓度由8.4mg·L-1增加到了1976.2 mg·L-1。期间,通过电解-除铵的方法可以在不引入其他干扰离子的条件下高效的去除溶液中的NH4+。