关键词： 第一性原理   钨   石墨烯   力学性质   抗辐照  

摘要： 通过第一性原理计算研究了钨/石墨烯/钨复合材料相比于纯钨金属在力学与热学性质方面的变化,并用氦原子-空位缔合缺陷模拟核聚变辐照损伤评估等离子体辐照条件下的性能.计算结果表明:钨/石墨烯/钨复合材料的体积弹性模量、杨氏模量与剪切模量呈现一定程度的下降,但是提升了钨基材料的延展性;钨/石墨烯/钨复合材料的热膨胀系数有所增加,但是具有较高的最小热导率.本文阐述了石墨烯界面层可以对基体杂质与缺陷进行吸附的独特机制,通过这种机制,钨/石墨烯/钨复合材料在力学、热膨胀系数以及最小热导率有更低程度的衰减,这显示了钨/石墨烯/钨复合材料在抗辐照性能方面具有较大的应用潜力.

关键词： 石墨烯   碳纳米管   纤维   电容器  

摘要： 以大鳞片石墨为原料,经过氧化插层、剥离和湿法纺丝等步骤,结合碳纳米管引入、还原方式选择和氮掺杂技术,成功制备了介孔结构规则排列的氮掺杂还原氧化石墨烯/碳纳米管(Nitrogen-doped reduced graphene oxide/carbon nanotube,N-RGO/CNT)复合纤维。对比了不同还原方式对纤维微观结构的影响,发现氢碘酸(HI)化学还原导致纤维结构的大孔膨胀,而焦耳热/微波还原使其孔结构连续且规则化,特别是碳纳米管的引入显著改善了纤维的微观形貌,形成了多孔海绵状结构,且孔结构主要为有序的三维介孔。通过焦耳热/微波还原方式制备的N-RGO/CNT复合纤维在抗拉强度、导电率和比表面积等物理性能上表现优异,其中抗拉强度达到252 MPa,导电率为7.9·10^(3) S·m^(-1),比表面积为194 m^(2)·g^(-1)。进一步测试发现,适度还原的纤维因保留了一定含氧基团,通过参与氧化还原反应显著提升了纤维的比容量。在三电极体系中,N-RGO/CNT纤维可提供高达300 F·cm^(-3)的比容量。以N-RGO/CNT纤维为电极材料组装的超级电容器在电流密度为34.0 mA·cm^(-3)时表现出198 F·cm^(-3)的电容。

关键词： 环氧树脂   石墨烯   阻温特性   热阻断特性  

摘要： 锂电池的滥用导致热失控是造成电池安全事故的主要原因之一,也是亟须解决的问题。本文以E-51环氧树脂聚合物为基体,石墨烯纳米片为导电填料,聚酰胺为固化剂,制备了一种具有正温度系数(Positive Temperature Coefficient,PTC)的E-51环氧树脂/石墨烯复合材料,探讨了石墨烯含量、固化工艺对复合材料室温电阻率的影响,并研究了复合材料的可恢复性及对锂电池热阻断性能。结果表明,当石墨烯质量分数为15 wt%,固化温度为60℃,固化时间为3 h时,其室温表面电阻率为88Ω·cm,当测试温度升高至130℃时,复合材料的PTC强度达到1.6,并表现出可恢复性。将其应用在LiFePO_(4)电池中,在60℃测试温度下电池放电时间由70 min缩短至38 min,表现出优异的自激发热阻断现象。本研究有助于推动环氧树脂基PTC复合材料的应用,为解决电池因热失控而引发的安全事故提供借鉴意义。

关键词： 聚羟基脂肪酸酯   氧化石墨烯   增强   增韧   共混  

摘要： 采用熔融机械共混技术制备了聚羟基脂肪酸酯(PHA)/氧化石墨烯(GO)复合材料,通过拉伸性能测试、差示扫描量热分析、X射线衍射和扫描电子显微镜表征等手段,系统研究了GO对PHA基体材料力学性能、热性能、结晶行为和微观形貌的影响。结果表明,适量GO(0.04%)的引入可显著提高PHA的拉伸强度和断裂伸长率。PHA/GO复合材料的结晶度均随GO含量的增加而提高,说明GO能够促进PHA的结晶。GO在PHA基体中分散良好,与PHA基体具有良好的相容性。综上所述,GO是一种理想的PHA基体增强增韧改性剂。

关键词： 纳米二氧化硅   煤系偏高岭土   氧化石墨烯   分散性   抗压强度  

摘要： 【目的】研究晶态和非晶态两种纳米二氧化硅和煤系偏高岭土(CMK)对氧化石墨烯(GO)在水泥净浆中的分散效果及其对水泥净浆性能的影响。【方法】使用紫外分光光度计(UV-vis)探究超声时间以及不同用量ANS和CNS对于GO在饱和氢氧化钙溶液中分散的影响。使用抗压强度结果表征不同颗粒材料对GO分散的影响。通过热重(TG)观测水化产物各物相的脱水、分解过程,并使用压汞法(MIP)分析掺加不同颗粒材料和GO对水泥净浆孔结构的影响。【结果】研究结果表明:非晶态纳米二氧化硅(ANS)、晶态纳米二氧化硅(CNS)的掺量分别为水泥质量的2%、1.5%时,对GO在饱和Ca(OH)_(2)溶液中分散的改善效果最好,同时对水泥净浆力学性能提高效果更好;当CMK掺量为水泥质量的4%时,CMK对GO在水泥净浆中的分散改善效果最好,对水泥净浆力学性能的提高最大;龄期为28 d时,复掺4%CMK和0.03%GO对水泥净浆抗折、抗压强度较参考样品分别提高了26.93%和30.41%。热重(TG)和压汞法(MIP)试验结果显示,CMK的二次水化不仅有效改善水泥净浆的孔结构并可以提高GO分散以及水化产物与GO之间的结合力,这是它能够有效提高水泥净浆力学性能的主要原因。

关键词： 电磁发射   铜基石墨烯   摩擦磨损   分子动力学模拟   自润滑  

摘要： 电磁发射枢轨界面往往承受高速相对运动所引发的强机械摩擦，金属轨道材料磨损失效将严重影响电磁发射系统稳定性，轨道抗摩擦耐磨损性能亟待提升。石墨烯(graphene，Gr)作为一种新型自润滑材料被广泛用于提高金属基复合材料的摩擦磨损性能。该文利用分子动力学方法建立铜基石墨烯复合材料(CuGr)模型，基于该模型在LAMMPS下计算不同Gr掺杂层数及不同压入深度下的摩擦系数，通过微观结构动态演变过程分析Gr提升铜基体摩擦磨损性能的机制，并经实验验证Gr的减摩润滑效果。结果表明：Gr的掺杂能够有效提高Cu基体的摩擦性能，Cu基体的磨损量显著降低且摩擦系数随Gr掺杂层数的增加而下降，单层、双层、三层CuGr模型的摩擦系数相较于Cu分别下降了37.06%，42.94%，54.69%。Gr对CuGr复合材料的增强机制为层状结构支撑作用与位错阻断。研究结果可为石墨烯/铜基复合材料的优化设计与性能提升提供理论指导和技术支撑。

关键词： 还原氧化石墨烯三聚氰胺海绵(r-GO@MeS)   超高效液相色谱-串联质谱   草莓   农药残留  

摘要： 基于改良的QuEChERS技术，建立了超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）同时测定草莓中45种农药残留的快速检测方法。样品经乙腈提取，基质净化通过抽打挤压数次还原氧化石墨烯三聚氰胺海绵（r-GO@MeS）完成。以Agilent Eclipse Plus C18 RRHD色谱柱分离，在多反应监测模式（MRM）下，采用基质匹配外标法定量。结果表明，45种农药在2 ～ 200 μg/kg范围内线性关系良好，相关系数R2≥0.999；方法的检出限（LOD）为0.05 ～ 5.3 μg/kg，定量限（LOQ）为0.2 ～ 17.5 μg/kg。空白样品在10，50，100 μg/kg 3个添加水平下的回收率为72.8% ～ 110.2%，相对标准偏差为0.3% ～ 13.6%。该方法适用于草莓中45种农药残留的定性定量分析。

关键词： 石墨烯气凝胶   吸油性能   结构优化   表面修饰   制备工艺  

摘要： 石油泄露对环境的破坏严重威胁了地球的生态系统，轻质多孔的石墨烯气凝胶（GA）在回收石油方面有着广阔的应用前景，而如何提高GA的吸油效率却是一项颇具挑战的工作。本论文通过水热法结合乙二胺化学还原制备了GA材料，并采用内部原位生长碳纳米管的策略来进行结构优化，最后利用十八胺表面修饰进一步提升材料的吸油性能。对得到的GA材料的制备工艺、化学成分、微观形貌、物相构成、吸油特性等进行了研究。研究结果显示氧化石墨烯的浓度和乙二胺的用量对GA的成型性有明显影响，经过结构优化和表面修饰的GA的吸油性能得到明显提升，制备的改性三维石墨烯具有良好的吸油能力，吸附量可达98.2 g/g，吸附通量为9.98 × 104L·m-2·h-1。本工作的研究结果将对今后开发高性能三维石墨烯吸油材料具有良好的技术参考。

关键词： 相变材料   石蜡   氧化石墨烯   储能技术   Pickering乳液   导热性能  

摘要： 石蜡（PA）作为典型的相变储能材料（PCM）存在易泄露、导热性能差等缺点限制了其大规模市场化应用。针对此问题，以PA为基体相变材料，还原氧化石墨烯（RGO）为限域载体，通过一步水热法制备出固化的石蜡/石墨烯（PaGr）复合材料。在水热过程中，利用GO作为稳定剂配置的Pickering乳液，实现了石蜡与石墨烯的有效复合。采用XPS和Ramman光谱分析技术证实了GO在水热还原过程中成功转化为RGO，并借助光学显微镜、DSC及热循环测试对所制的PaGr复合相变材料的微观形貌、热物理性质、结构稳定性进行表征。实验结果证明，PaGr复合材料有效改善了PA液相泄露导致形状不稳定性和高热阻性问题。较纯PA而言，其热导率和结构稳定性都有所提高，从而表明PaGr复合材料在PCM领域具有广阔的应用前景。

关键词： 氧化石墨烯   聚甲基丙烯酸甲酯   自组装   负压成膜   耐水性能  

摘要： 氧化石墨烯（GO）薄膜具有优异的选择透过性，但其较低的制备效率和极差的耐水性能严重影响其发展与应用。为了改善GO薄膜的耐水性能，本文提出一种快速制备自支撑疏水聚合物（PMMA）/GO复合薄膜的方法。通过调控三元溶剂（丙酮-乙醇-水）比例将疏水PMMA与亲水GO共同分散到一起，并对其分散机制进行解释。此方法凭借易于挥发的溶剂体系及采用负压辅助成膜方法在气液界面快速自组装形成自支撑复合薄膜，最短成膜时间仅需6 s。复合薄膜的FTIR、XRD图谱及SEM结果表明PMMA与GO成功复合且形成致密的叠层结构。随着PMMA含量的增加，复合薄膜层间规整程度先增加再降低。成膜压力越高，则会致使薄膜规整程度变差。得益于PMMA的引入及其特殊结构，复合薄膜的拉伸强度提高44.39%。薄膜耐水性能明显增强，体积溶胀率与GO薄膜相比减少98.11%。本文采用三元溶剂体系大幅提高GO成膜性和成膜速度，制备的复合薄膜具有较好耐水性能，可极大扩展GO薄膜的应用场景。