关键词： 功能梯度结构   振动特性   石墨烯增强复合材料   加筋板   谱几何方法  

摘要： 针对功能梯度石墨烯加筋板的振动问题，本文基于一阶剪切变形理论和谱几何方法，利用连续位移条件开展了功能梯度石墨烯加筋板的振动特性研究。使用谱几何级数表征矩形板和加强筋的位移分量，通过在耦合处施加连续位移边界条件将板和筋的位移场转换，基于Rayleigh-Ritz理论推导加筋板的拉格朗日能量泛函，进而求解矩形加筋板的振动特性。通过求出解与文献解的对比验证了本文加筋模型的正确性，进而分析加强筋位置、横截面、石墨烯质量分数等参数对加筋板振动特性的影响，并发现了板增加加强筋的高度导致基频下降的现象。

关键词： 高有机硫煤   石墨烯   生物H   S生成机制   硫酸盐还原   厌氧发酵  

摘要： 煤层气生物工程为煤层气的增产提供了一条行之有效的路径，而如何提升煤储层生物甲烷产量，是制约该技术发展与应用的关键。随着对微生物之间电子传递机制的深入研究，导电材料成为了增强有机物降解的外源添加剂。采用石墨烯促进厌氧发酵系统中的电子传递速率以提高甲烷生成率是一种可以现场实施的、有效的强化措施。对高硫煤而言，石墨烯强化了甲烷产出，但其添加除了影响产甲烷能力外，是否会影响硫化氢的生成尚不明确。以晋城15#高硫煤为碳源和硫源、石墨烯作为导电材料进行实验室厌氧发酵实验，通过对生物甲烷和硫化氢的产气特征、煤中形态硫含量变化、煤表面元素赋存状态、关键液相物质变化以及微生物群落结构等检测和分析，系统探讨H2S的成因及影响机制。结果表明，在以煤为底物的厌氧发酵系统中添加石墨烯强化生物CH4产出的同时，也强化了H2S的生成，添加石墨烯的发酵系统中累计CH4产量为4.86mL/g、H2S产量为5.52 mL/g，比不添加石墨烯的厌氧发酵系统2.74 mL/g和4.94 mL/g高出77.37%和11.74%。石墨烯的添加更是加速了有机硫的降解，残煤中硫醇和硫醚也被微生物完全转化。针对关键液相小分子有机物，添加石墨烯的厌氧发酵系统中各类物质的降解速率明显高于不添加石墨烯的厌氧发酵系统。细菌群落中Desulfovibrio和Geovibrio以及古菌群落中Methanosarcina的丰度在添加石墨烯后显著上升，其中Geovibrio可为产甲烷古菌提供额外电子，Desulfovibrio与Methanosarcina之间潜在的直接种间电子传递（Direct interspecific electron transfer， DIET）是影响CH4和H2S生成的原因，这种电子传递方式提高了菌群的活性和降解效率，加速了产甲烷和硫酸盐异化还原过程中关键酶的合成。H2S具有两种形成机制：一是甲基营养型产甲烷菌直接利用有机硫化物的甲基基团生成CH4的同时产生H2S；二是水解菌表达的硫酸酯酶与硫酸盐还原菌协同作用，主要归功于细菌Macellibacteroides的作用，且是H2S的主要成因。这一认识给煤层气生物工程的现场实施提出了要求——针对高硫煤储层进行微生物增产时需要添加H2S的生物抑制剂抑制其生成。

关键词： 无序随机排布   定向石墨烯复合涂层   拓扑结构优化   定向排布策略   防腐性能  

摘要： 石墨烯的无序随机排布已成为阻碍石墨烯复合防腐涂层性能进一步提升的重要瓶颈问题，研究者从石墨烯定向排序的角度出发，在拓扑结构优化、定向排布策略和定向排布对涂层防腐性能的影响开展了大量研究工作。该文首先介绍了石墨烯拓扑优化的理论研究，梳理了几种石墨烯复合涂层屏蔽性能模型；然后，阐述了基于电场和磁场的外场调控法，以及层层、蒸发诱导和抽滤诱导等自组装法，分析了两类调控策略的优缺点，概述了石墨烯定向排布对防腐涂层低频阻抗和服役寿命的影响规律；最后，提出了发展定向石墨烯复合防腐涂层工业应用的建议：通过有限元等模拟方法进一步优化石墨烯拓扑结构、开发适合工业化应用的大面积定向石墨烯复合涂层涂装技术、通过定向排布技术突破石墨烯的逾渗值瓶颈、妥善解决石墨烯纵向间距与涂层导电性之间的矛盾和制定定向石墨烯复合涂层测试的行业标准。

关键词： 人工湿地   氧化石墨烯   纳米氧化铜   运行性能   氮代谢  

摘要： 氧化石墨烯（GO）和纳米氧化铜（CuO NPs）因其广泛应用导致环境暴露风险，两者不同的属性、结构和环境行为可能引起不同的生态效应。本研究对比0.5 mg·L-1GO和CuO NPs短期暴露对人工湿地运行性能的影响及生态毒性机制。结果表明：GO和CuO NPs暴露对湿地有机物和TP去除无显著影响，而湿地NH4+-N去除率分别降低5%和9%，两者均抑制湿地脱氮效果。与GO相比，CuO NPs对湿地硝化作用的抑制更强。GO和CuO NPs暴露抑制脱氢酶活性，CuO NPs同时对脲酶活性也具有明显抑制作用，磷酸酶活性响应最为明显，在两者暴露下均明显提高。微生物氮代谢途径中，硝化基因在GO和CuO NPs暴露下均受到抑制，而CuO NPs暴露一定程度上促进反硝化基因。本研究为评估不同类型纳米颗粒的生态毒性提供了理论依据。

关键词： 沸腾换热   微液层   OpenFOAM   石墨烯   气泡脱离周期  

摘要： 不同材质的加热表面因其热物性参数存在差异,在沸腾过程中会表现出不同的热响应特性,对气泡成核、生长脱离也有一定影响。为深入探究加热表面热物性对单气泡沸腾过程中加热表面热响应与气泡动力学行为之间相互作用的影响机理,基于开源软件OpenFOAM,通过对微液层内传热传质过程进行分析,建立了包含传热、相变和流动的流-热耦合模拟框架。首先对铜、铝和硅表面上不同尺寸的汽化核心进行了单气泡沸腾模拟,结果表明,随着导热性能的提升,加热表面过热度下降,气泡等待周期缩短,同时随着汽化核心尺寸的减小,加热表面热物性对气泡等待周期的影响逐渐减弱。另外,对于覆有石墨烯涂层的铜表面,石墨烯涂层的存在增强了沸腾表面热量的横向扩散,由于基底材料向上传递热量的速度慢,同时加热表面因液层蒸发带走热量多,导致汽化核心处过热度恢复较慢,出现了更低的表面过热度和更长的气泡等待周期。

关键词： Thermal interface material   Graphene   Polyvinylidene fluoride   Thermal con-ductivity   Electromagnetic interference shielding  

摘要： The growing concern about thermal conductivityand electromagnetic shielding inelectronic equipment has promoted the development of interfacial film *** this work,polyvinylidene fluoride(PVDF)/graphene composite films with different graphene contents were fabricated by high-energy ball milling,cold isostatic pressing,scraping and coating,***-energy ball milling is beneficial to the dispersion of graphene powder,while cold isostatic pressing can greatly enhance thermal conductivity and mechanical strength by reducing the voids in the film and increasing the contact area of graphene *** thermal conductivity,tensile strength and electromagnetic shielding properties of the films were carefully investigated and *** was demonstrated that the thermal conductivity increased from 0.19 W·m^(-1).K^(-1) for pure PVDF to 103.9 W·m^(-1).K^(-1)for the composite film with PVDF:graphene=1:*** the electromagnetic shielding efficiency can reach 36.55 *** prepared PVDF/graphene composite films exhibit outstanding overall performance and have the potential for practical applications.

关键词： 降解   催化剂   自由基   还原氧化石墨烯   过氧单硫酸盐  

摘要： 在废水处理技术中,基于过氧单硫酸盐(PMS)的高级氧化工艺被认为是降解有机污染物中最高效且绿色的方法之一。在激活PMS的方法中,负载过渡金属的催化剂由于金属离子溶出量低而广受关注,但却面临金属物种易团聚引发的降解活性低的问题。将Co负载在还原氧化石墨烯(rGO)上,经简单方法分别合成了Co高分散的QSCo-rGO和Co团聚的AGCo-rGO。XRD、HRTEM和元素分布研究表明,QSCo-rGO中的Co未发生金属团聚现象,实现了高度分散;而AGCo-rGO中的Co以CoO纳米颗粒的形式团聚。在激活PMS降解苯酚的反应中,QSCo-rGO可在30 min内完成100%的降解,而AGCo-rGO需要90 min。此外,QSCo-rGO展现出较好的可重复性和使用广泛性。机理研究表明,催化剂QSCo-rGO中的Co高度分散,暴露出更多活性金属位点,其通过激活PMS产生非自由基^(1)O_(2)从而高活性降解苯酚。本文可为设计增强降解活性的高级氧化催化剂提供思路。

关键词： 石墨烯   口腔医学   生物材料   纳米材料   牙科  

摘要： 石墨烯及其衍生物是一种二维碳基材料,具有出色的物理、化学和生物性能。此外,它们还被证明可以影响干细胞的分化和改善生物材料的性能。石墨烯及其衍生物可以被多种生物活性分子修饰及进一步功能化,同时石墨烯的掺杂可以改善复合材料的物理力学性能,生物活性也得到增强。在传递生长因子、药物和其他生物活性化合物方面也具有广泛的应用前景。本文主要介绍了石墨烯及其衍生物在改善生物材料性能和增强生物活性方面的最新成果及在口腔医学领域的应用现状。此外,提出了石墨烯及其衍生物在牙科钛种植体、骨再生膜、牙科树脂材料粘合剂以及牙齿美白等方面所具有的机会,并对石墨烯基纳米材料在牙科领域的应用前景和面临的挑战进行了展望。

关键词： 超表面   石墨烯   太赫兹   圆二色性   费米能级   弛豫时间  

摘要： 针对石墨烯手性超表面的研究主要集中在中红外波段,而在太赫兹波段的器件研究相对较少,以及石墨烯非本征结构产生的圆二色性不足的问题,根据石墨烯的特性设计了一种双层石墨烯手性超表面结构。该结构的上下两层石墨烯图案存在一定的夹角,通过调整这个夹角大小和中间层二氧化硅的厚度,研究了超表面结构的圆二色性。此外,还通过改变石墨烯的费米能级和弛豫时间,分析了超表面结构的动态调谐能力。仿真结果表明:该超表面结构能够在太赫兹频段实现圆二色性,并且具备动态调谐的能力。

关键词： 氧化石墨烯   珊瑚砂浆   SHPB   分形维数   破坏模式   能量耗散  

摘要： 为研究冲击荷载作用下不同掺量氧化石墨烯(GO)改性珊瑚砂浆的破坏模式及形成机制,采用∅50 mm分离式霍普金森压杆(SHPB)开展了3种应变率下的冲击压缩试验,通过扫描电镜得到了微观特征变化。结果表明:与普通珊瑚砂浆整体破坏模式不同,改性珊瑚砂浆由于GO的模板效应减少了砂浆内部的初始缺陷,使其破坏模式由局部剥落破坏、留芯破坏逐渐向整体破坏过渡,同应变率水平下平均粒径更大;与普通珊瑚砂浆类似,改性珊瑚砂浆碎块分形特征明显且分形维数与应变率正相关,同时动态抗压强度、冲击韧性和能耗值与分形维数正相关;GO掺量超过0.03%时会抑制珊瑚砂浆的水化反应,造成分形维数随GO掺量增加先下降后上升。