关键词： 石墨烯   远红外   导热   加热布  

摘要： 随着人们对舒适、健康和节能生活的追求,柔性加热材料在多个领域的应用越来越广泛。石墨烯以其卓越的导电性和导热性为提高加热效率和安全性提供了新的解决方案。研究采用物理法制备的石墨烯粉体作为原料来制备浆料,历经纱线前处理、浸渍浆料、烘干以及编织等一系列工序,成功制备出石墨烯柔性加热布。所制得的石墨烯粉体呈现出纳米片状的微观形貌,结晶性颇高。性能测试结果显示,加热布释放的远红外波长主要集中于7~12μm,波峰处于8~9μm,与人体波长相近,具备潜在的生物效应。在10V直流电压的作用下,2cm×1cm的加热布升温速度高达3.2℃/s, 30秒时温度可达97℃,最终稳定于100℃左右。该加热布具有生产成本低、加热迅速、安全可靠等诸多优势,在多个领域展现出广阔的应用前景,后续可通过优化工艺进一步拓展其应用范围。

关键词： 蚕丝   维生素E黏胶   石墨烯锦纶   复合功能   交织物   响应面分析技术   模糊多准测决策法  

摘要： 高附加值、多功能纺织品成为纺织研究界探索的重要领域。本文通过将蚕丝、维生素E黏胶和石墨烯锦纶进行复合,设计织造了15种织物,对其进行抗氧化性、远红外性能、抗紫外性能与抗静电性能的测试研究。采用响应面分析技术(RSM)研究了投纬比例和组织结构对功能性表达的影响关系,结合模糊多准测决策法(F-MCDM)对最佳工艺参数进行了评估。结果表明:两种纬纱的投纬比和织物组织对织物的功能性表达都有不同程度的影响,且影响是交互的复杂作用。当纬纱中维生素E黏胶和石墨烯锦纶的投纬比为1︰1、织物组织为八枚缎纹时,织物试样的四种功能性表达最好。

关键词： W18O49   石墨烯量子点   RAW264.7巨噬细胞   生物相容性   炎症因子  

摘要： 目的探讨石墨烯量子点(GQDs)的对体外RAW264.7巨噬细胞存活率、细胞凋亡及炎症因子表达的影响和细胞成像能力,为GQDs在生物医学领域的安全应用提供理论基础。方法采用改性Hummer’s法制备了氧化石墨烯。利用H2O2和W_(18)O_(49)在水热条件下产生的羟基自由基,采用自上而下的方法将氧化石墨烯切割成GQDs。利用X射线粉末衍射、X光电子能谱、透射电镜、原子力显微镜、扫描电镜和傅里叶红外变换等技术对GQDs微观结构进行详细分析。通过CCK-8、流式细胞、激光共聚焦方法和实时荧光定量PCR(RT-qPCR),评价GQDs对巨噬细胞的生物兼容性和对炎症因子表达的影响。通过CCK-8、流式细胞术和RT-qPCR,评价GQDs对巨噬细胞的生物兼容性和炎症因子的影响。激光共聚焦显示GQDs在巨噬细胞中成像情况。结果水热条件下,以W_(18)O_(49)为催化剂可将氧化石墨烯切割为3~5 nm蓝光GQDs,产率为43%,荧光寿命(τ)=1.67 ns。三重态碳烯自由基的Zigzag型位点和缺陷态导致GQDs表现出激发波长的依赖性,其最佳激发和发射波长分别为330 nm和400 nm。GQDs表面丰富的含氧官能团和其亲水性使其具有良好的水溶性。CCK-8和死活染色表明,GQDs具有较高的生物兼容性。RT-qPCR分析结果显示,GQDs对体外RAW264.7细胞有生长抑制作用,可刺激RAW264.7细胞提高TNF-α的表达,使细胞膜破裂并产生IL-1β炎症因子诱导细胞凋亡。激光共聚焦结果显示,蓝光GQDs具有一定的体外细胞成像能力。结论石墨烯量子点的水溶性、低毒、荧光特性和炎症因子的诱导效应,为其在免疫标记和细胞成像领域的应用提供了广阔的前景。

关键词： 材料失效与保护   耐蚀性能   氮磷石墨烯   水性环氧树脂   复合涂层  

摘要： 以氧化石墨烯(GO)为原料,植酸(PA)为磷源,氨水(NH_(3)·H_(2)O)为氮源,采用低温溶液法制备氮磷石墨烯(NPGO),并以水性环氧树脂(EP)为成膜物制备氮磷石墨烯/环氧树脂(NPGO/EP)水性复合涂层。采用FTIR、XPS、XRD、SEM和TEM对NPGO的结构、形貌进行了表征。通过接触角测试、电化学测试和盐雾实验等研究复合涂层的耐蚀性能。结果表明:相比于EP涂层、GO/EP复合涂层、含磷石墨烯/环氧树脂(PGO/EP)复合涂层和含氮石墨烯/环氧树脂(NGO/EP)复合涂层,NPGO/EP复合涂层对金属的保护作用更好;当NPGO的添加量为1.5%(质量分数)时,电化学阻抗达到4.85×10^(8)Ω·cm^(2),盐雾实验480 h后才出现轻微腐蚀,表现出较好的防腐蚀性能。

关键词： 碳纳米管   氧化石墨烯   碳纳米纤维   层级结构  

摘要： 以碳纳米管(CNTs)、氧化石墨烯(GO)和碳纳米纤维(CNFs)作为研究对象,采用透射电镜(TEM)、红外、Raman光谱对三种碳材料的结构和形貌进行表征与比较。结果表明,GO有着巨大的比表面积,较强的吸水性和优异的力学性能;表面含有羟基(-OH)、羰基(C=O)等大量的含氧官能团,易与其它基质或基体材料混合,从而制备复合材料。CNTs是一种中空结构的一维量子材料,具有较大的长径比,可通过合适取向制成导热优良材料;具有优异的力学性能,可用于增强复合材料的力学性能。CNFs具有三维网状结构良好的相容性、纳米尺度和良好的生物质特性,不仅可以提高材料强度,还有效减少了复合材料的重量,赋予其生物降解性等优点。Pb初始浓度和pH对CNTs、GO、CNFs吸附效果有一定影响,随着初始浓度增大,吸附率逐渐降低;随着pH增大,吸附率逐渐升高。研究结果证实三类碳材料在新能源材料领域具有巨大的应用前景。

关键词： 氧化石墨烯   环氧树脂   玻璃纤维   复合材料   填料   力学性能  

摘要： 本文将不同比例的硅聚物-氧化石墨烯(Silicon polymer-graphene oxide,PSOL-GO)作为纳米填料来改性玻璃纤维/环氧树脂(Glass fiber/epoxy resin,GF/EP)复合材料,制备得到不同PSOL-GO含量的复合材料,采用观察形貌、测量接触角、红外分析、力学性能、动态力学分析(DMA)等测试方法分析了环氧复合材料的微观结构和增强机制。实验结果表明:PSOL-GO质量比为1∶0.1时PSOL-GO@GF/EP复合材料力学性能最佳:改性后的GF/EP复合材料与纯GF/EP复合材料相比其层间剪切强度提升了13.19%;其弯曲强度提升了33.12%;其拉伸强度提升了35.32%;其冲击强度提升了16.95%。添加质量比为1∶0.1的PSOL-GO可使GF/EP复合材料的玻璃化转变温度(Tg)提高7.1℃,使其耐热性有所提高。引入PSOL-GO纳米填料后的环氧树脂对玻璃纤维的润湿性更佳,同时可以填补纯的GF/EP复合材料自身空隙,增强复合材料的性能。

关键词： 二维纳米粉体   结构超滑   石墨烯   二硫化钼   异质结   涂层   轴承滚珠  

摘要： 目的针对工程规模生产的二维异质纳米粉体因强边缘效应和摩擦导致的复杂接触重构等问题,提出一种利用二维异质纳米粉体实现宏观超润滑的策略,分析摩擦界面二维材料的复杂接触重构现象,推动二维异质纳米粉体宏观超润滑的工程应用。方法通过掺入石墨烯边缘氧,削弱二维纳米材料边缘钉扎效应,促进二维异质纳米粉体发生异质结转化,并控制同质结-异质结转化,实现载荷和速度可调的宏观超润滑。结果相较于无氧掺入体系,石墨烯边缘氧可以诱导二维异质纳米片(石墨烯、MoS2)在轴承滚珠表面的分层组装和充分混合,制备出大量纳米尺度同质结和异质结共存的复合涂层。当与无定形碳薄膜组成摩擦副时,二维纳米复合涂层实现了载荷和速度可调的宏观超润滑(摩擦因数低至0.007)。分子动力学模拟结果显示,石墨烯边缘原子的活性较高,容易发生层间化学作用和边缘钉扎效应,而边缘氧钝化后可以有效削弱边缘钉扎效应。结论通过引入石墨烯边缘氧钝化技术,可以有效削弱边缘钉扎效应,促进二维异质纳米粉体到异质结的转化,调控同质结-异质结的转化,实现宏观超润滑,这为结构超滑的规模放大和工程应用提供了重要的技术途径。

关键词： 原子力显微镜   石墨烯材料   基底   测量模式   探针  

摘要： 原子力显微镜(AFM)是石墨烯材料结构形貌表征最常用的仪器,但AFM测试条件的选择和控制对于能否真实地反映石墨烯材料的结构形貌信息起着决定作用,由此对利用AFM用于石墨烯材料的厚度和粗糙度的测试条件进行研究。探究石墨烯材料厚度测量过程中的基底以及测量模式,并对自制的石墨烯单晶晶圆和氧化石墨烯(GO)纳米片的粗糙度测量过程中的探针类型进行探究。结果表明,石墨烯材料厚度测量过程中,最合适的基底是粗糙度较小的云母片,最合适的测量模式是扫描范围较大且和样品之间作用力比较小的峰值力轻敲模式;石墨烯材料的粗糙度测量过程中,为较真实地反映出石墨烯材料表面的细微结构,应选择曲率半径比较小的探针。

关键词： 碳纳米管   碳气凝胶   二氧化碳   石墨烯   铅笔芯   硝酸钾   金刚石   微观结构  

摘要： 例阅读下面科普短文。碳在地壳中的含量仅占0.027%,但碳家族相当庞大,除金刚石、石墨、C_(60)等常见成员以外,碳家族还有碳纳米管、石墨烯、全碳气凝胶,以及我们熟悉的碳的氧化物、碳酸盐和有机物等。石墨是制铅笔芯的原料之一,其微观结构如图1。在16世纪被发现后,石墨曾被误认为是含铅的物质。直到18世纪,化学家将石墨与硝酸钾共熔后产生二氧化碳,才确定了它是含碳的物质。

关键词： 微生物燃料电池   FeS_(2)/rGO   阳极修饰材料   功率密度  

摘要： 调整氨水用量(30,50,100,150μL),以氯化铁和还原氧化石墨烯(rGO)为主要原料采用水热法合成4种二硫化亚铁/rGO复合物[FeS_(2)(30)/rGO、FeS_(2)(50)/rGO、FeS_(2)(100)/rGO、FeS_(2)(150)/rGO)],滴涂在碳布电极表面制备FeS_(2)/rGO修饰碳布电极。以修饰碳布电极构建微生物燃料电池(MFCs)阳极,并在阳极溶液中添加活性大肠杆菌培养液,用作MFCs生物催化剂;以碳纸小片构建MFCs阴极,和阳极构成双室型MFCs,以考察MFCs的产电性能。结果表明,FeS_(2)/rGO为呈薄纳米片层结构的rGO与呈片状的白铁矿FeS_(2)和黄铁矿FeS_(2)的混合物或呈八面体结构的黄铁矿FeS_(2)自组装形成的微球,以其修饰碳布电极制成MFCs阳极后,产电功率得到不同程度的提高,其中以FeS_(2)(50)/rGO制得的MFCs阳极在1.0 mV·s^(-1)扫描速率下的最大功率密度可达2 984.8 mW·m^(-2),是rGO以及裸碳布所构建MFCs阳极的1.7倍和2.5倍。循环伏安和电化学阻抗谱测试结果显示,FeS_(2)(50)/rGO修饰的碳布电极的电活性面积较大,FeS_(2)(50)/rGO和活性大肠杆菌间的胞外电子转移效率较高,二者协同作用,提升了MFCs的功率密度。