关键词： 石墨烯   石墨泡沫   电热   除冰   独立支撑  

摘要： 作为一种新型的三维石墨烯材料,石墨烯泡沫具有独特的网络/骨架结构,在诸多领域表现出比二维石墨烯更大的性能优势,但其自身结构的高孔隙率和低机械强度也给石墨烯泡沫的应用带来很大限制。采用化学气相沉积(CVD)方法,以2mm厚商用泡沫镍为生长模版制备出石墨烯片/层厚度在150~350nm,可独立支撑的三维石墨泡沫。进一步通过优化制备过程的碳氢比和压缩生长模板,获得了高质量的压缩石墨泡沫。实验证实石墨烯层更厚,结晶度更高,网络骨架结构更加致密的压缩石墨泡沫具有十分优越的电热性能。在3V的低驱动电压下,适度压缩的高质量石墨泡沫电加热温度可达580℃,比常规制备石墨泡沫加热温度提升了220℃左右。还证实了压缩石墨泡沫电热除冰效果显著,在具有高效传导加热的同时,兼具优越的辐射加热能力。作为一种高效节能的新型电热材料,压缩石墨泡沫在家用电器、人工智能、健康医疗、能源、热管理等领域都有巨大的潜在应用价值。

关键词： 十进制量子电阻阵列   量子霍尔效应   砷化镓   石墨烯   电学计量标准化  

摘要： 文章综述了十进制量子电阻阵列的制造难点和在电学计量标准化中的应用及前景。通过分析量子霍尔效应的核心原理,探讨了砷化镓(gallium arsenide,GaAs)与石墨烯两种材料在量子电阻阵列中的优势与差异。文章总结了实现十进制量化的关键技术,包括量子霍尔条的制备、载流子密度调控、超导互连与电路误差优化等。此外,文章还强调了量子电阻阵列在国际计量体系中的重要作用,尤其在欧姆与安培重新定义中的贡献,并展望了量子电阻设备的便携化与智能化发展趋势,不仅能够推动电学测量技术的进步,也能够为各类高精度测量应用提供了重要的技术支撑。

关键词： 超快强激光   二维材料   平面异质结   高次谐波辐射   含时密度泛函理论  

摘要： 固体高次谐波被认为是获取桌面式阿秒光源的一种全新手段,如何进一步增强固体高次谐波的效率一直是研究工作者们关注的焦点.为此,本文采用含时密度泛函理论模拟研究了超快强激光与zigzag型石墨烯/氮化硼二维异质结作用产生高次谐波的特性,发现二维异质结中的界面能够增强电子空穴对密度,进而有效提升高次谐波辐射强度.本研究成果为人工调控材料电子结构或特性从而优化增强固体高次谐波提供了新的理论方案.

关键词： 铜金属化   扩散阻挡层   薄膜制备   石墨烯   自组装分子层   高熵合金  

摘要： 随着第四次工业革命的到来,集成电路尺寸的微小型化是其发展的必然结果。铜互连取代铝互连在集成电路后道工艺中取得了革命性变革,为推动集成电路产业迈向新的发展阶段注入了强劲动力。然而,随着半导体器件尺寸的减小,铜原子向硅界面的快速扩散行为严重阻碍了铜金属化的发展。该领域重要的目标是制造超薄尺寸、低电阻率和热稳定的新型铜扩散阻挡材料,以实现铜/硅界面的可靠耦合。从4个方面总结了铜金属化中扩散阻挡层的研究进展,首先讨论了铜金属化取代铝金属化面临的关键问题及其解决方案;随后,介绍了铜金属化中扩散阻挡层的制备方法,主要包括气相沉积技术、原子层沉积技术和电沉积技术等;然后着重对铜互连中扩散阻挡层的常用材料(金属基、碳材料、自组装分子层及高熵合金)进行了讨论,系统综述了不同材料的阻挡特性,理清了扩散阻挡层材料结构与扩散阻挡性能的构效关系;最后展望了亚纳米厚度的高性能扩散阻挡层的材料筛选策略,以及制备方法的选择。

关键词： CO_(2)hydrogenation   Lightolefins   Graphene layers   Cobalt-iron alloy carbide   Electronicinteraction  

摘要： CO_(2)hydrogenation to value-added light olefins(C_(2-4)=)is crucial for the utilization and cycling of global carbon *** CO_(2)activation and carbon chain growth ability are key factors for iron-based catalysts for efficient CO_(2)conversion to target C_(2-4)=*** electronic interaction and confinement effect of electron-deficient graphene inner surface on the active phase are effective to improve surface chemical properties and enhance the catalytic ***,we report a core-shell FeCo alloy catalyst with graphene layers confinement prepared by a simple sol-gel *** electron transfer from Fe species to curved graphene inner surface modifies the surface electronic structure of the active phaseχ-(Fe_(x)Co_(1-x))_(5)C_(2)and improves CO_(2)adsorption capacity,enhancing the efficient conversion of CO_(2)and moderate C-C ***,the catalyst FeCoK@C exhibits C_(2-4)=selectivity of 33.0%while maintaining high CO_(2)conversion of 52.0%.The high stability without obvious deactivation for over 100 h and unprecedented C_(2-4)=space time yield(STY)up to 52.9 mmolCO_(2)·g^(-1)·h^(-1)demonstrate its potential for practical *** work provides an efficient strategy for the development of high-performance CO_(2)hydrogenation catalysts.

关键词： 超高速冲击   分子动力学   石墨烯   环氧树脂   交联   动态损伤  

摘要： 为了研究超高速冲击作用下防护材料的动态损伤与破坏机理,首先构建了以刚性球形金刚石为弹丸、上层为单层石墨烯、下层为环氧树脂的分子模型(防护模型),其中环氧树脂分子模型由双酚A型环氧树脂和胺类固化剂4,4-二氨基二苯砜通过Perl脚本在MaterialsStudio软件中构建完成。然后采用分子动力学模拟方法从微观角度研究了刚性球形金刚石弹丸以不同的超高速(10,20,30,40,50km/s和60km/s)冲击防护模型的过程,分析了冲击过程中防护模型结构、能量、动态损伤与破坏行为的变化情况。研究结果表明,弹丸侵入防护模型后,受到防护模型的阻碍,速度急速下降,初始速度越大,受到的阻力越大,速度下降的越快;在弹丸的高速冲击作用下,防护模型会形成空洞,侵入速度越大,空洞面积越大,势能变化量越大,同时石墨烯和环氧树脂中的部分化学键会发生断裂。当弹丸速度较小时,弹丸滞留在防护模型中,动能损耗接近100%,当弹丸速度为40,50,60km/s时,动能损耗率分别为98.32%,92.51%和61.65%。

关键词： 石墨烯   酚醛树脂   阻燃性能   热稳定性   力学性能  

摘要： 将硅烷偶联剂改性的功能化石墨烯加入酚醛树脂中制备酚醛树脂复合材料,研究其对酚醛树脂复合材料阻燃性能、热性能及力学性能等的影响。结果显示:添加质量分数30%功能化石墨烯制备的酚醛树脂复合材料的极限氧指数(LOI)为46.6%,UL-94评级为V-0;材料的拉伸强度及弯曲强度较纯酚醛树脂分别提升34.42%和13.27%;同时,耐热性也得到有效提升。

关键词： 氧化石墨烯   尿酸氧化酶   药物载体   荧光猝灭  

摘要： 以氧化石墨烯负载尿酸氧化酶探索其微观结构和酶活性。采用荧光光谱法、圆二色谱、原子力显微镜等分析氧化石墨烯与尿酸氧化酶的相互作用,紫外光谱法分析氧化石墨烯对尿酸氧化酶的酶活性影响。氧化石墨烯完全猝灭尿酸氧化酶的荧光,且Stern-volmer方程为上升曲线,氧化石墨烯对尿酸氧化酶的荧光猝灭为静态-动态混合猝灭,表明氧化石墨烯结合部分尿酸氧化酶形成基态复合物。同步荧光光谱表明尿酸氧化酶的荧光强度随体系中氧化石墨烯浓度增加而降低,但无红移或蓝移现象,提示氧化石墨烯对尿酸氧化酶的蛋白构象无影响。圆二色谱结果显示氧化石墨烯吸附尿酸氧化酶前后均β-折叠为主,构象无改变。初速度法测定氧化石墨烯结合尿酸氧化酶在一定时间内相对酶活性保持90%,表明氧化石墨烯作为尿酸氧化酶的药物载体具有一定可行性。

关键词： 高次谐波   焦散效应   石墨烯   取向依赖  

摘要： 本文利用两能带密度矩阵方程计算了红外线偏振激光辐照石墨烯时取向依赖的总高次谐波谱.不同于原子中谐波焦散效应出现在截止频率处,数值结果表明石墨烯中焦散增强谐波的能量明显偏离谐波谱截止频率,且具有显著的取向依赖.通过求解鞍点方程,揭示了焦散效应取向依赖的机制源于当激光偏振方向变化时,第一布里渊区两个Dirac点的不等价性.我们也研究了不同取向角下焦散谐波能量对激光强度的依赖,发现当激光偏振方向逐渐偏离石墨烯“扶手椅”方向时,其对激光强度的依赖逐渐减弱.本文中焦散效应取向依赖的研究可能在确定石墨烯晶格取向方面具有潜在的应用价值.

关键词： 17β-雌二醇   磁固相分离   荧光生物传感器   磁性氧化石墨烯  

摘要： 17β-雌二醇(E2)是天然的甾体雌激素,在生物体的各项生理活动中发挥着至关重要的作用。然而,外源性E2也被归类为内分泌干扰物(EDC),即使在ng/L水平上也会干扰内分泌系统功能,且在医疗、畜牧业废水中均能检测到E2污染。目前,E2的检测方法主要以色谱-质谱联用方法为主,但受仪器等限制,难以应用于现场检测或大量样品检测。为了解决该难题,本工作用油包水微乳液法(W/O microemulsion)合成了一种基于磁性氧化石墨烯(MGO)的核酸分离材料,并进行了系统的表征,以开发高灵敏度、快速检测、高通量的荧光恢复(“turn-on”)型生物传感器,用于检测环境样品中的E2。传感器基于荧光共振能量转移原理(FRET),即MGO通过吸附荧光基团标记的E2核酸适配体发生FRET效应猝灭荧光信号,而在E2存在时,核酸适配体与E2结合,从MGO上脱附,实现荧光信号恢复,且信号响应与一定范围的E2质量浓度呈线性关系。本工作引入了磁性固相分离方法,降低了背景信号值,从而提高了方法的灵敏度。本方法中相对荧光恢复强度与E2质量浓度呈良好的线性关系,检出限低至1 ng/mL,对多种干扰离子有较好的抵抗性,且在同族雌激素类似物中有良好的选择性。与色谱-质谱检测方法相比,该方法检测时间短,成本低,操作简便,可应用于环境水样中E2的快速检测。