关键词： 石墨烯纳米片   羟基磷灰石涂层   等离子喷涂   表面形貌   显微硬度   结合强度   亲水性   耐蚀性  

摘要： [目的]采用等离子喷涂工艺制备石墨烯（GNS）增强的羟基磷灰石（HA）复合涂层。[方法]通过单因素试验研究等离子喷涂工艺参数中喷涂电流、喷涂距离和送粉速率对GNS/HA复合涂层的显微硬度和结合强度的影响。[结果]等离子喷涂制备复合涂层的各单因素最优工艺参数组合为：喷涂电流750 A，喷涂距离120 mm，送粉速率6 r/min。利用扫描电子显微镜、手持粗糙度测量仪、万能拉伸试验机、显微硬度仪、接触角测量仪和电化学工作站对在较优参数下复合涂层的表面形貌及性能进行表征。与纯HA羟基磷灰石涂层相比，GNS/HA复合涂层的表面更致密，表面粗糙度降低了27.5%，表面亲水性提升46%，显微硬度提升了16.8%，结合强度提升了18.1%，在模拟体液中的腐蚀电位增加，腐蚀电流密度减小，耐腐蚀性显著增强。[结论]石墨烯纳米片的引入有效改善了HA等离子喷涂涂层的结构致密性与综合性能，为制备高性能GNS/HA生物功能涂层提供了参考。

关键词： CVD石墨烯   湿法转移   水平微米线   单轴拉应变   周期性  

摘要： 针对在化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)石墨烯上难以施加周期性应变的问题，对湿法转移过程进行了优化，并分析了微米线高度对应变的影响。首先，通过延长铜基底刻蚀时间、提高目标衬底洁净度、旋涂均匀的PMMA覆盖层等方法优化了CVD石墨烯湿法转移过程，使得石墨烯上的破损显著减少且可重复性高。其次，使用优化后的湿法转移技术将CVD石墨烯转移至不同高度的水平微米线上。最后，利用光学显微镜和微区拉曼快速成像对石墨烯的形貌以及质量进行了表征分析。研究结果表明，水平微米线间隔处的CVD石墨烯上产生明显的周期性拉应变，单轴拉应变值受到水平微米线高度的影响：30、285 nm高的微米线分别对石墨烯施加了0.16%、0.54%的单轴拉应变，而560 nm高的微米线则导致微米线间隔处的石墨烯普遍发生断裂。该结果对于二维材料的周期性应变工程具有参考价值。

关键词： 石墨烯   杯[4]磺酸盐   复合材料   尿酸   电化学检测  

摘要： 通过自组装的方式，将水溶性杯[4]磺酸盐（C4）修饰到石墨烯（GN）表面，通过各种表征手段表明，获得了水分散性GN-C4二元纳米复合材料。将其修饰在电极表面，考察尿酸的电化学反应。结果表明：GN-C4既表现出C4的超分子识别和富集能力，又展现出石墨烯的大比表面积和导电性能，两者协同促进尿酸的电化学反应，表现出较好的电化学检测能力。GN-C4对尿酸的电化学检测具有较宽的线性范围（5～100μmol/L），也具有较低的检测限（1μmol/L）。

关键词： 钠离子电池   负极材料   硫化锑   掺氮石墨烯  

摘要： 钠储量丰富且成本低，因此钠离子电池具有广阔的发展前景。其中，转化型负极材料Sb2S3因具备较高的理论比容量而被广泛关注。本研究采用冷冻干燥法制备的氮掺杂石墨烯负载硫化锑复合材料(Sb2S3@NG)，具有高连通性的三维导电网络，为体积膨胀提供更多缓冲空间。结果表明：Sb2S3@NG在0.1 A/g电流密度下，比容量高达1079.7 mAh/g，首圈库仑效率为86.3%；在0.5 A/g电流密度下循环150圈后比容量仍为578.8 mAh/g，容量保持率为82.5%。

关键词： 谷子   氧化石墨烯   干旱胁迫   根系参数   生理生化过程  

摘要： 干旱是抑制谷子生长发育的主要逆境因子之一，严重影响谷子的产量与品质。氧化石墨烯（graphene oxide,GO）可有效提高作物的抗逆境胁迫能力。为进一步阐释GO提高谷子抗旱能力的作用机制，采用80 mg·L-1的GO处理冀谷168（干旱敏感型）幼苗，分析其对谷子生长发育及生理生化过程的影响。结果表明，80 mg·L-1的GO处理15 d时，谷子植株的株高、生物量及根系参数均有明显改善，可显著促进谷子生长发育；同时在GO处理7、15 d时，谷子的过氧化物酶（peroxidase,POD）活性分别增加42.86%、66.67%，过氧化氢酶（catalase,CAT）活性分别增加30.23%、52.17%，表明GO处理能促进谷子抗氧化系统功能，从而减轻细胞损伤；在渗透调节方面，干旱胁迫条件下GO显著降低了谷子植株内Na+/K+值，有助于维持细胞内渗透平衡，从而阻止细胞过度失水。此外，经GO处理后谷子的穗重显著提高54.73%。由此说明，一定水平的GO处理可显著促进谷子生长发育，改善其生理生化过程，从而提高谷子对干旱胁迫的应答能力，最终表现为增加谷子产量。以上研究结果为氧化石墨烯溶液成为缓解作物种植过程中干旱胁迫的土壤保水剂提供科学依据。

关键词： FBG   机器手指尖   触觉   OOA-CNN解耦模型  

摘要： 机器手的精细化操作水平取决于其指尖触觉感知性能。为提升基于FBG的机器手指尖触觉感知性能,针对FBG柔性感知单元存在导热性能较差及接触力-接触温度交叉敏感的问题,设计了一种石墨烯-硅胶复合材料柔性封装的对角十字型FBG触觉感知单元,提出了一种基于鱼鹰优化算法优化卷积神经网络(OOA-CNN)的解耦方法。首先,利用仿真分析对比石墨烯-硅胶复合材料封装和纯硅胶封装中的FBG的温度响应和应变响应。然后,通过对比实验分析石墨烯质量分数为1%、1.5%、2%、2.5%、3%时对复合材料导热性能的影响,并结合三指机器手对FBG触觉感知单元进行指尖感知实验,检测其接触力灵敏度和接触温度灵敏度。最后,对接触力和接触温度复合感知信号进行耦合分析,通过解耦实验对比CNN模型和OOA-CNN模型,验证OOA-CNN的解耦效果。仿真和实验结果表明,通过在硅胶基体中添加质量分数为1.5%的石墨烯作为导热填料,能够在有效保证FBG的触觉感知性能的基础上,增强硅胶基体的导热性能; FBG触觉感知单元的接触力灵敏度为31.281 pm/N,接触温度灵敏度为10.787 pm/℃; OOA-CNN解耦模型相较于最小二乘法和CNN解耦模型,具有较好的解耦效果,接触温度平均绝对误差减小了40.73%,接触力平均绝对误差减小了41.33%。

关键词： 石墨烯   复合散热器   热传导优化   热仿真   降额设计  

摘要： 针对弹上电子设备高性能、微型化发展引发的电源组合高热流密度散热难题，该研究通过优化铝基散热器热传导性能提出创新解决方案。在某弹载电源组合热设计中，研制出铝基石墨烯复合散热器，该器件通过异质材料复合界面优化实现了热源高效传导与温升抑制。基于热仿真平台，系统对比了铝合金散热器配合石墨烯导热垫、铝合金散热器结合灌胶封装，以及铝基石墨烯复合散热器配合灌胶封装三种散热方案的热特性。仿真结果表明，采用灌胶封装的铝基石墨烯复合散热器展现出更优的热传导性能，其元器件工作温度较传统石墨烯导热垫散热方案降低7.3%。该改进有效满足了弹载极端工况下的散热需求，保障了热敏感器件降额设计的可靠性。

关键词： 金刚石/石墨烯复合薄膜   Ar/O等离子体刻蚀   电化学性能  

摘要： 金刚石/石墨烯复合薄膜电极因能发挥金刚石的低背景电流和宽电势窗口，且兼具石墨烯的高电化学活性，引起了人们的广泛关注。本文采用氩氧等离子体对纳米金刚石/石墨复合薄膜进行刻蚀，通过改变刻蚀时间调控薄膜表面的石墨层数，获得少层石墨烯包覆纳米金刚石的表面结构，进而构建少层石墨烯包覆纳米金刚石的表层和石墨组分较多的导电性良好的底层，形成双层结构。结果表明，氩/氧等离子体处理时间达到5 min时，薄膜表层石墨组分被刻蚀成少层石墨包覆纳米金刚石的结构，增大了电阻率（2918.3 Ω·cm）及电势窗口（3.43 V）；并且表面态由氢终止转变成氧终止，使金刚石晶粒具有正电子亲和势，电化学活性面积从387增加到2893 μC/cm2。随着处理时间继续延长至20 min时，薄膜表面的石墨层数不断减少，裸露的金刚石相含量增多，薄膜的电阻率增加，电化学活性面积减少；当刻蚀时间达到25 min时，复合薄膜下层石墨层暴露，金刚石表面的石墨转变为少层石墨烯，形成少层石墨烯包覆金刚石的顶层和石墨底层的双层结构，使得电化学活性再次提升(775 μC/cm2)，并降低了复合薄膜的电阻率（1060.0 Ω·cm）及拓宽电势窗口（3.50 V）。本研究提供了一种等离子体刻蚀制备纳米金刚石/石墨烯复合电极的新方法，为充分发挥金刚石/石墨烯的协同效应提供了新思路。

关键词： 超级电容器   Fe   O   石墨烯   复合材料   纳米颗粒  

摘要： 铁氧化物因较高的理论比电容、稳定的电化学性质及廉价易得的原料，在储能领域受到了越来越多关注。将铁箔置于氧化石墨烯水分散液中，利用其中酸性环境使铁箔释放出Fe2+，同时与氧化石墨烯结合形成复合物，所得产物经冷冻干燥再经退火处理后得到Fe3O4纳米颗粒/石墨烯复合材料。对其结构形貌和化学成分进行了系统表征，结果表明，Fe3O4纳米颗粒均匀分散在石墨烯骨架中，卷曲的石墨烯则粘连、缠绕或包覆着Fe3O4纳米颗粒，产生良好复合，两种成分避免严重聚集，石墨烯含量约为21.5%。这种独特的形貌结构使之作为超级电容器电极材料具有出色的电化学性能。三电极体系下，Fe3O4纳米颗粒/石墨烯复合材料最大比电容为221.8 F/g，同时倍率性质优异。此外，以其作为活性成分组装出对称超级电容器，在功率密度250 W/kg下的最大能量密度达到1.76 W·h/kg；并且有着优异的倍率表现和循环稳定性，在2 A/g高电流密度下反复充放电5000次后的电容损失率仅为13.6%；亦可用作电源对小型电子设备（如计时器、LED灯珠）供能，展现出巨大的应用潜能与储能优势。

关键词： 四波混频   吸收   线性光学极化率  

摘要： 应变会在石墨烯中诱导产生赝矢势并形成朗道能级，进而对石墨烯的电子结构和光学性质实现有效调控。利用刘维尔-冯·诺伊曼方程中的超算符方法，研究了石墨烯中应变朗道能级的线性和非线性光学特性。数值计算表明，应变抑制了线性关联函数和光极化率的其中一个对角分量，同时增强了另一个对角分量。非对角分量基本不受影响。在旋波近似下，推导出了一个包含朗道能级LL-1,LL0,LL1和LL2组成的四能级系统的主方程。对四波混频过程的数值分析表明，四波混频对填充因子的变化非常敏感，这是由于主导四波混频的峰值的机制发生了变化，切换到了不同的缀饰态表示。本文结果可以拓展应用于研究类似与石墨烯的二维材料以及光子晶体的光学性质。