关键词： 聚多巴胺   氟化石墨烯   分散   水性环氧涂层   防腐  

摘要： 目的改善氟化石墨烯在水性环氧树脂涂层中的分散性,增强涂层的耐腐蚀性能。方法受贻贝黏附蛋白的启发,以多巴胺为修饰单体,通过原位聚合生长在氟化石墨烯(FG)表面形成聚多巴胺(PDA)层,从而对FG进行功能化修饰。随后,将FG@PDA作为填料添加到水性环氧树脂(WEP)涂层中,制备了FG@PDA/WEP复合涂层。利用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X-射线衍射仪(XRD)、X-射线光电子能谱仪(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨扫描电子显微镜(SEM)对FG@PDA的化学组成和微观结构等进行了表征分析,并通过电化学阻抗谱(EIS)测试等评估了涂层的耐腐蚀性能。结果多巴胺通过自聚合均匀生长在FG片层表面形成聚多巴胺纳米颗粒,明显提高了FG在乙醇溶剂中的分散稳定性。添加0.5%~1%(质量分数)FG@PDA复合材料的FG@PDA/WEP复合涂层在浸泡10 d后,其低频阻抗模量(|Z|f=0.01 Hz)显著高于纯WEP涂层,保持在108Ω·cm^(2)以上。结论聚多巴胺的引入提供了丰富的反应活性位点,增强了FG与树脂基质的界面相互作用,从而显著提高了涂层的防护性能。

关键词： 磁性氧化石墨烯   镉   香根草   积累   土壤  

摘要： 磁性氧化石墨烯(graphene oxide/Fe_(3)O_(4),GO/Fe_(3)O_(4))是一种具有快速电子传递和提供Fe源的纳米杂合材料,在强化重金属污染土壤的植物修复方面具有广阔的应用前景。本研究以香根草为实验材料,采用室内盆栽的方法,从Cd的植物积累、矿质元素吸收、光合作用荧光指标、抗氧化酶活力以及膜脂过氧化程度等方面,系统评价了GO/Fe_(3)O_(4)强化植物修复的潜力和机理。结果表明,GO/Fe_(3)O_(4)显著增加了10.0 mg·kg^(^(-1)) Cd处理组的香根草根中Cd、Fe、Ca与Mg的含量,提高了0.5 mg·kg^(^(-1)) Cd处理组的香根草地上部Cd生物富集系数,增强了10.0 mg·kg^(^(-1)) Cd处理组的香根草叶绿体荧光参数和2.0 mg·kg^(^(-1)) Cd处理组的香根草叶绿素含量。同时,GO/Fe_(3)O_(4)显著降低了2.0 mg·kg^(^(-1)) Cd处理组的香根草地上部丙二醇(MDA)和根中的过氧化氢(H2O2)含量、显著提高了香根草根中的过氧化物酶(POD)活性,以及0.5 mg·kg^(^(-1)) Cd处理组的香根草地上部POD活性和过氧化氢酶(CAT)活性。实验结果为应用GO/Fe_(3)O_(4)强化重金属污染土壤的植物修复提供了科学依据。

关键词： 二维材料异质结   石墨烯   能带结构   电学性能  

摘要： 文章探讨了二维材料的基本性质,以此为基础分析了二维材料异质结的分类与制备方法,并特别关注石墨烯与硫化钼和硒化钨构成的异质结,分析了它们的能带结构、电学性能。研究表明,这些异质结不仅继承了各自材料的独特性质,还产生了新的物理现象,为能带工程和电子输运提供了新的途径;石墨烯/硫化钼和石墨烯/硒化钨异质结展现出优异的电学性能,包括高电流输出、低接触电阻、高载流子迁移率和良好的整流行为,为高性能电子器件的开发提供了新的方向。

关键词： 道路工程   石墨烯   橡胶改性沥青   复合改性   路用性能  

摘要： 为了研究石墨烯对橡胶改性沥青路用性能的影响,文章采用针入度、软化点和延度等常规性能试验和动态剪切流变仪试验,对掺量分别为0.0%、0.2%、0.4%、0.6%的石墨烯复合橡胶改性沥青进行不同温度下的性能测试。试验结果表明,在一定掺量范围内,随着石墨烯改性剂掺量的增加,当量软化点、软化点、延度、车辙因子和疲劳因子呈现先升高后降低的趋势,当量脆点和针入度呈现先降低后升高的趋势。综合考虑各项性能参数,建议工程实践中石墨烯改性剂的最佳掺量为0.2%。其中,车辙因子和当量软化点在评价高温性能方面更加准确,而软化点则存在评价失真的情况。

关键词： 石墨烯   氮素   土壤酶活性   黑钙土   氮素转化   氮素积累  

摘要： 随着纳米技术的发展以及纳米材料的大量应用,人们对纳米材料的环境安全日益关注,虽然纳米材料对农业生产环境的效应已有一定研究,但是研究结果存在很大差异。以黑钙土为材料,通过盆栽试验研究了0(CF)、50(G1)、100(G2)、150g/kg(G3)石墨烯添加量,对黑土不同形态氮素含量、土壤氮代谢酶活性的影响,以探讨石墨烯对玉米生长季土壤氮素转化的影响机制。结果表明,添加石墨烯可提高土壤氮素含量,在3叶1心期,G2处理的土壤碱解氮、铵态氮和硝态氮含量分别较CF处理显著增加(P<0.05)。同时,石墨烯的加入还提高了土壤酶活性,但随着施用量的增加,土壤酶活性呈现先升高后降低的趋势,G2处理蛋白酶、脲酶、亚硝酸还原酶和硝酸还原酶的活性较CF处理分别提高6.57%~25.12%、5.01%~28.68%、16.23%~46.42%和27.75%~125.94%。在成熟期G2处理的玉米氮素积累较CF处理显著增加了31.45%。综上,黑钙土添加石墨烯提高了土壤氮素转化效率,促进了当季玉米植株氮素吸收和积累,100g/kg的石墨烯添加量效果较好。

关键词： 氧化石墨烯   作物种子   萌发   幼苗生长   农业应用   纳米材料  

摘要： 为了探讨氧化石墨烯(GO)对作物种子萌发和幼苗生长的影响,采用不同浓度的氧化石墨烯溶液处理多种作物种子和幼苗,通过观察和数据分析,系统评估氧化石墨烯的作用效果。结果表明,低浓度氧化石墨烯(1~10 mg/L)显著提高了种子萌发率和萌发速度,促进了根系、茎干和叶片的生长,增强了植物的抗逆性。其作用机制包括改善水合作用、提高细胞膜通透性、促进光合作用效率以及调节植物激素水平。高浓度氧化石墨烯(50 mg/L及以上)对种子萌发和幼苗生长产生抑制作用,表现出潜在的毒性效应。研究为氧化石墨烯在农业中的合理应用提供了理论依据,并建议在实际应用中控制浓度以避免负面影响。

关键词： 强流脉冲电子束   石墨/硬质合金涂层   石墨烯   金刚石   耐磨性能   显微组织   相组成   摩擦磨损性能  

摘要： 【目的】硬质合金是一种以微米级难熔金属化合物(WC、TaC、TiC、NbC)粉末为硬质相,以过渡族金属(Co、Fe、Ni)粉末为烧结黏结相,经高温烧结制备而成的合金。硬质合金因具有高硬度、高强度、耐磨耐腐蚀性和良好高温性能,被广泛应用于刀具材料等工业领域,被称为“工业牙齿”。随着我国战略性新兴产业的发展,航空航天、海洋工程、数控机床、轨道交通、核工程、新能源、先进医疗装备、环保节能装备等高端制造产业对高性能高稳定性刀具材料的需求越来越大。采用涂层镀膜等表面处理方法将固体润滑剂涂覆在刀具表面,或将固体润滑剂作为添加剂加入刀具材料基体,利用固体润滑剂高温稳定的优点,在服役刀具表面形成连续的固态润滑层,有利于刀具性能的进一步提升。【方法】以WC-Co硬质合金粉末(粒径15~45μm)为耐磨组元,以石墨粉末(粒径80~200μm)为固体润滑剂,通过球磨法制备球形复合粉末,采用等离子喷涂工艺将复合粉末沉积为石墨/WC-Co涂层,采用强流脉冲电子束(能量密度27 keV、脉冲间隔15 s)进行辐照处理,辐照次数为1、10、20和30。对处理后涂层的显微组织和力学性能进行观察。【结果】采用强流脉冲电子束处理后,重熔涂层表面致密平整,改性层厚度可达294μm,表面硬度最高可达800 HV,平均摩擦系数最低可降至0.10。显微结构分析表明,强流脉冲电子束辐照后涂层表面生成纳米尺寸的WC相、Co_(3)W_(9)C_(4)相和类金刚石结构,使涂层表面显微硬度大幅提高;电子束使涂层表面大块石墨溶解后重新析出,生成椭球状石墨,同时石墨在电子束作用下分离成石墨烯片层,均匀覆盖在涂层表面,有效降低了涂层表面的摩擦系数;部分石墨转变为金刚石结构,有效提升了涂层的表面硬度。【结论】采用热喷涂沉积和强流脉冲电子束改性的两步技术,制备了表面均匀、致密细小的WC-Co合金,诱导了球状石墨、石墨烯和金刚石共同组成复合碳结构,有效提高了涂层的硬度并降低表面的摩擦系数。所制备的纳米复合自润滑涂层为高端装备制造刀具行业提供了一种新材料。

关键词： 乙烯基酯树脂   增韧改性   氧化石墨烯   硅烷偶联剂   复合材料  

摘要： 乙烯基酯树脂作为一类通用的热固性高分子材料在工业界被广泛使用,但固化后的乙烯基酯树脂交联密度大,质脆,受冲击载荷易开裂。本研究将硅烷偶联剂(KH570)通过一步反应接枝到氧化石墨烯(GO)表面,制备了改性氧化石墨烯(m-GO)。显微镜观察表明,相比于未改性氧化石墨烯(p-GO),m-GO在乙烯基酯树脂基体中具有更好的分散性。相应地,m-GO对乙烯基酯树脂表现出更佳的增韧效应。相比未改性乙烯基酯树脂,当加入0.4wt%的m-GO时,得到的改性乙烯基酯树脂临界应力强度因子(K_(ⅠC))和临界应变能释放率(G_(ⅠC))分别提高了40%和32%。此外,加入m-GO对乙烯基酯树脂的玻璃化转变温度和热稳定性几乎没有影响。

关键词： 铸造铝合金   石墨烯   钛元素   微观组织   力学性能  

摘要： 石墨烯被认为是铝及铝合金良好的增强体,但由于石墨烯与铝容易反应生成有害的Al4C3相,阻碍了石墨烯增强铝基复合材料的研究及应用。本研究以Al粉、Ti粉和氧化石墨烯(GO)为原料,将粉末预制体在铝熔体中制备成中间合金,对比研究了粉末预制体和中间合金的分别加入对Al-6.5Cu-0.3Mn-0.15Sc-0.15Zr合金的微观组织及性能的影响。研究发现,添加粉末预制体和中间合金的复合材料均可以明显细化晶粒尺寸,同时在组织中引入了少量的亚微米级TiC颗粒和石墨烯。TiC的存在可以作为α-Al的有效形核质点,因此使得晶粒尺寸减小。此外,由于Ti元素的存在,在复合材料中形成了较为粗大的块状Al3(Sc,Zr,Ti)相,而且石墨烯更倾向于与Ti元素发生反应,在复合材料中并未检测到Al4C3有害相的形成。拉伸测试结果表明,添加粉末预制体和中间合金均可以使复合材料的抗拉强度和伸长率明显提高,比较而言,添加中间合金的效果更明显,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别由基体合金的292 MPa、384 MPa和4.6%提高到了298 MPa、413 MPa和8.3%。

关键词： 近红外隐身   纤维素纳米晶须   石墨烯   酸性染料   锦纶织物  

摘要： 为赋予锦纶织物近红外光隐身功能,在十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的辅助下,以纤维素纳米晶须(CeNW)作为分散剂,液相剥离石墨粉制备稳定的石墨烯水分散液(SCG),协同酸性染料上染锦纶织物。对所制备织物热稳定性、Zeta电位、电导率、微观形貌、反射率、颜色特征及色牢度进行了表征。结果表明:当SDBS质量浓度为0.5 mg/mL,且石墨粉与CeNW质量比为1∶2时,SCG分散性最佳,石墨烯质量分数达18.5%;上染后的锦纶织物在可见光范围内K/S值高,显示了良好的染色效果;近红外光范围内的反射率从33%降到29%,实现了锦纶织物的近红外光隐身功能。