关键词： SiC/Al界面   石墨烯   电子结构   第一性原理   界面性质  

摘要： 为改善SiC/Al界面结合强度,在其界面处引入石墨烯中间层作为增强相。采用第一性原理计算方法,建立了18种Al/单层石墨烯/SiC(0001)-Si和Al/双层石墨烯/SiC(0001)-Si界面模型,分别研究单层石墨烯和双层石墨烯增强SiC/Al的界面结合情况。结果表明:石墨烯增强后的SiC/Al界面具有强界面特征,界面处Si原子和Al原子与石墨烯层C原子均以共价键与离子键的混合形式成键。其中,双层石墨烯增强SiC/Al界面分离功最大值为6.23 J/m^(2),界面间距为2.15Å;而单层石墨烯增强SiC/Al界面最大值仅为4.41 J/m^(2),界面间距为2.15Å。这表明双层石墨烯比单层石墨烯更能有效改善SiC/Al界面润湿性,显著增强SiC/Al界面结合强度。

关键词： 石墨烯/铜   复合结构   调控方法   强化机制   性能  

摘要： 随着特高压大容量输电技术发展,电力变压器额定容量和电压等级的不断提升对变压器绕组导线的机械性能和导电性能提出了更高的要求。在铜基中加入石墨烯,提升铜的机械、导电、导热等特性来用作新的变压器绕组材料可极大提升变压器的性能和电能传输效率。综合国内外研究现状,介绍了几种石墨烯/铜复合材料的基本结构,通过对石墨烯/铜复合材料不同改性方式的论述,揭示了如何解决石墨烯团聚和界面结合问题的机制,阐述了石墨烯/铜复合材料的研究进展,并对目前研究存在的不足进行了总结和探讨,最后展望了石墨烯/铜复合材料改性调控方法的下一步发展方向。

关键词： 聚乳酸-羟基乙酸共聚物   赖氨酸   氧化石墨烯   纳米粒子   复合支架   骨再生   生物组织工程  

摘要： 背景:骨损伤后如何有效促进骨再生和骨重建一直是临床骨修复研究中的关键问题,利用生物和降解材料搭载生物活性因子在骨修复中具有优秀的应用前景。目的:探究赖氨酸接枝氧化石墨烯(LGA-g-GO)纳米粒子改性的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)复合支架对成骨分化及新骨形成的影响。方法:将PLGA溶于二氯甲烷中,利用溶剂挥发法制备PLGA支架;将氧化石墨烯均匀分散于PLGA溶液中制备PLGA/GO复合支架;利用化学接枝法制备LGA-g-GO纳米粒子,将LGA-g-GO纳米粒子按不同的质量比(1%,2%,3%)与PLGA共混构建出PLGA/LGA-g-GO复合支架。表征5组支架的微观形貌、亲水性、蛋白吸附能力。将MC3T3细胞分别接种于5组支架表面,检测细胞增殖与成骨分化情况。结果与结论:①扫描电镜下可见PLGA支架表面光滑平坦,其余4组支架表面粗糙,并且随着LGA-g-GO纳米粒子加入量的增加,复合支架的表面粗糙程度加重;PLGA/LGA-g-GO(3%)复合支架的水接触角低于其他4组支架(P<0.05);PLGA/LGA-g-GO(1%,2%,3%)复合支架的蛋白吸附能力强于PLGA、PLGA/GO支架(P<0.05);②CCK-8检测显示,PLGA/LGA-g-GO(2%,3%)复合支架可促进MC3T3细胞的增殖;碱性磷酸酶染色与茜素红染色显示,PLGA/LGA-g-GO(2%,3%)组细胞碱性磷酸酶活性高于其他3组(P<0.05),PLGA/GO组、PLGA/LGA-g-GO(1%,2%,3%)组钙沉积多于PLGA组(P<0.05);③结果表明,PLGA/LGA-g-GO复合支架能够促进成骨细胞的增殖和成骨分化,有利于骨损伤后的骨再生和骨重建。

关键词： 石墨烯   高温涂层   高温换热   节能   发射率  

摘要： 研究高温场景热传递影响因素,模拟并对比石墨烯陶金复合涂层与传统热喷涂层在电厂高温受热面防腐、换热和防沾污结焦的应用效果。结果表明,石墨烯陶金涂层表面光洁平整,发射率高达0.93,具有优异的防结焦和高热吸收传导能力。在模拟实验中,与传统45CT热喷涂层相比,其热吸收传导效率提升20%以上;在燃气炉改造中,单位燃气量的蒸汽量增加5%,锅具底部涂装后加热速率提高20%以上,热源涂装可节约15%以上用电量,加工设备运行速率提升20%,工件升温速率明显提高。

关键词： 石墨烯   织物   防紫外线性   导电性   耐磨性  

摘要： 通过浸渍还原法将还原氧化石墨烯负载到织物表面,得到具有导电性和防紫外线功能的功能型织物,选用棉、棉氨、涤纶、涤氨织物,对比分析4种功能型织物的防紫外线性能及导电性。结果表明:在经过100次耐磨试验后,RGO-棉织物的防紫外线功能最好,其UPF值为1108.23,UVA值为0.09%;RGO-涤纶织物防紫外线功能最差,其UPF值为99.03,UVA值为1.86%。在经过100次摩擦试验后,4种织物的表面电阻值都小于90.00 kΩ,其中RGO-涤氨织物电阻最大,为87.00 kΩ,RGO-棉织物表面电阻最小,为14.37 kΩ。RGO-涤氨织物和RGO-棉织物的耐洗性能优于RGO-棉氨织物与RGO-涤纶织物。

关键词： α-Fe_(2)O_(3)   石墨烯   非对称超级电容器   循环性能  

摘要： 为实现非对称超级电容器(ASC)的高电化学性能,以FeCl_(3)·6H_(2)O为铁源,通过水热法将α-Fe_(2)O_(3)纳米颗粒均匀分散在还原的氧化石墨烯(RGO)薄片上,成功制备α-Fe_(2)O_(3)/RGO复合材料。该复合材料采用SEM、TEM、XRD和XPS进行表征,并利用标准三电极体系进行电化学性能测试。结果显示:高度组装的α-Fe_(2)O_(3)/RGO在1 A·g^(-1)下具有740.8 F·g^(-1)的大比电容,并且于5 A·g^(-1)下实现80.0%的长循环稳定性(10000圈)。以制备的α-Fe_(2)O_(3)/RGO为负极,NiCo_(2)O_(4)为正极组装了NiCo_(2)O_(4)//α-Fe_(2)O_(3)/RGO非对称超级电容器,不仅在792.8 W·kg^(-1)下获得47.8 Wh·kg^(-1)的能量密度,而且在5 A·g^(-1)下仍然维持78.6%的循环稳定性(10000圈)。这极大地促进了ASC在储能系统的应用。

关键词： 冷冻电镜   样品制备   石墨烯   生物大分子  

摘要： 在冷冻电镜结构解析过程中,样品制备是关键限速步骤之一,经常受到气液界面等问题困扰。石墨烯支撑膜能够富集生物样品颗粒、降低电子束照射导致的样品漂移和充电效应,并且具有较低的背景噪音,已经被应用于冷冻样品的制备,缓解气液界面等问题造成的影响,提高样品制备成功率。为了更广泛地将石墨烯载网用以冷冻电镜样品制备,本文介绍了石墨烯膜覆盖度的表征办法和对比了不同亲水化处理条件对石墨烯支撑膜产生的影响,着重针对使用石墨烯载网制备冷冻样品时出现的一些异常冰层现象进行了研究分析,并讨论了冷冻样品制备过程中溶液的扩散过程。该研究加深了对石墨烯表面液体分布和扩散过程的理解,为优化使用石墨烯载网用以冷冻电镜样品制备提供了基础。

关键词： 石墨烯   天然石墨   膨胀石墨   液相剥离   透明导电膜  

摘要： 石墨烯具有诸多优异的理化性能,其功能产品正逐步从理论研究走向产业应用,但如何高质量、低成本的批量化制备仍是限制石墨烯产品规模化推广的关键。本文提出了一种基于膨胀剥离过程的石墨烯制备方法,该方法先将天然石墨在常温常压下自行膨胀以减弱层间范德华力,再对膨胀后的石墨进行液相剥离即得到石墨烯片。与已有报道相比,该方法省去了石墨膨胀需要高温加热或微波辐照这一必要条件,且对不同规格天然石墨均适用,具有显著的成本优势。采用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱仪、Raman光谱仪对石墨烯的形貌、成分和晶体质量进行了表征分析,制备的石墨烯片60%以上厚度在5层以下,具有较高晶体质量,不含硫,含氧量极低。再将石墨烯片通过旋转涂覆制成透明导电膜,测得85.2%透光度条件下方块电阻低至118Q/sq,进一步证实该方法能够高质量、低成本制备石墨烯。

关键词： 沉淀转化法   纳米氧化铜   石墨烯   对乙酰氨基苯酚  

摘要： 文章采用沉淀转化法制得纳米氧化铜,后将其分散至N,N-二甲基甲酰胺,加入石墨烯利用简单超声法,将石墨烯分散到纳米氧化铜分散液中,得到纳米氧化铜/石墨烯复合材料,修饰在玻碳电极表面。利用差示脉冲伏安法进行对乙酰氨基苯酚的电化学检测实验,通过分析得出,与裸电极相比,纳米氧化铜/石墨烯复合材料修饰电极大幅度提高了对乙酰氨基苯酚在电极上的电化学响应信号,在20~900μmol范围内,响应电流随对乙酰氨基苯酚浓度的增加呈线性增长,电极具有良好的重现性和稳定性。

关键词： 水系锌离子电池   正极材料   多金属氧酸盐   氧化石墨烯   苯胺  

摘要： 水系锌离子电池由于其低成本、高丰度和高理论比容量等优势,在后锂电时代的新型储能体系中脱颖而出,受到学界的广泛关注。开发稳定高效的储锌正极材料,是锌离子电池发展的重点和难点。多金属氧酸盐(简称“多酸”),具有较强的氧化还原活性和多电子转移特性,被视为极具潜力的电极材料,但多酸易溶解、易团聚和导电性较差等问题,阻碍了其在储能领域的应用。为解决上述问题,采用氧化石墨烯(GO)为基底材料,在其表面原位生长聚苯胺(PANI),通过静电相互作用固载Keggin型多酸H_(3)PMo_(12)O_(40),得到了rGO-PANI-PMo_(12)(GPM)复合材料,利用石墨烯及其表面功能基团,提高多酸的抗流失性、分散性和导电性。通过XRD、FTIR、SEM、TEM、XPS以及电化学性能测试等方法,探究了GO和苯胺单体(ANI)的比例对GPM材料的形貌、结构和电化学性能的影响规律。结果表明:当GO和ANI在质量比为1∶20时,所制备的GPM材料融合多酸和石墨烯的优点,兼具较强的氧化还原活性和高导电性,表现出优异的电化学性能,在0.2A/g下,放电比容量高达258mAh/g,且在2A/g的条件下,循环1000圈容量保持率为82.2%。此外,反应动力学研究结果表明,GPM电极的电化学反应过程为扩散和电容共同控制,表现出较快的Zn^(2+)扩散速率和电荷转移速率。