关键词： 石墨烯   纳米纤维素   柔性电极   超级电容器  

摘要： 本研究选用球形碳(GS)作为插层剂,还原氧化石墨烯(rGO)作为导电基质,纤维素纳米纤丝(CNF)作为绿色柔性基底,制备了具有三明治结构的石墨烯/纳米纤维素复合导电纸(rGO/GS/CNF),并探讨了GS和CNF的加入对rGO/GS/CNF的影响。结果表明,与纯石墨烯导电纸相比,CNF和GS的存在改变了复合纸的微观结构,使rGO/GS/CNF具有更好的力学强度(53.7 MPa);GS的嵌入增加了rGO的片层距离,有效改善了rGO/GS/CNF的倍率性能和电容性能。在0.5 mA/cm^(2)的电流密度下,rGO/GS/CNF电极的面积比电容为227.8 mF/cm^(2),经过1000次充放电循环测试后,电容保留率为82.1%,且具有较大的能量密度(62.0μWh/cm2)和功率密度(2080μW/cm2),在柔性超级电容器领域具有良好的应用潜力。

关键词： 超高分子量聚乙烯纤维   蠕变行为   共混改性   支化改性   分子链滑移   石墨烯  

摘要： 超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)纤维因其优异的性能广泛应用于多个领域,但其在长时间负载下易蠕变的问题限制了其更广泛的应用。关于PE-UHMW纤维的研究多关注于纤维本身的蠕变性能优化,对蠕变过程和蠕变行为讨论较少。通过石墨烯共混改性和支化改性两种方法制备得到了不同性能的耐蠕变纤维样品,通过力学性能表征、40%断裂载荷下3 h的蠕变测试和差示扫描量热(DSC)测试,探讨了不同纤维的蠕变行为和对应的蠕变机理。实验对比了常规纤维、掺杂不同含量石墨烯的PE-UHMW纤维以及不同支化度的PE-UHMW纤维和商业耐蠕变纤维Dyneema DM20纤维,研究发现,共混改性和支化改性均能提高PE-UHMW纤维的耐蠕变性能,但表现出不同的蠕变行为和机理。石墨烯的添加能够有效降低PE-UHMW纤维的初始蠕变量,尤其是在石墨烯质量分数为8%时,纤维的蠕变变形减少了37.6%,当石墨烯质量分数大于8%后,初始蠕变量反而增加;支化改性对纤维蠕变性能的影响主要体现在恒定载荷下的抗形变能力。包含支链的纤维初始蠕变量要大于未改性纤维,但其在第二阶段的蠕变速率显著降低,显示出更好的耐蠕变性能。通过对蠕变曲线进行时间外推验证了改性纤维在长期载荷下的稳定性。石墨烯共混改性使纤维的DSC吸热峰值升高至146℃以上,支化改性纤维则展现3个独立吸热峰,表明支链引入新的微观结构。最后讨论分析了不同改性方法对PE-UHMW纤维蠕变行为的影响机制。

关键词： 石墨烯   复合材料   NMR  

摘要： 纳米材料具有优异的物理性能特征,其中,纳米级石墨烯就是一种具有良好介电吸收性能的材料,且导电性能优异。将纳米材料作为分散相添加入基体材料中形成复合材料,能有效改善基体材料的性能。文章分别将质量分数为1.0%、3.0%、5.0%的纳米石墨烯分散到中温固化环氧树脂中制备形成涂层。使用NMR测试仪对复合材料进行探测研究,得到了该复合材料的NMR响应曲线,并对涂层表面电阻进行测试。结果表明:分散入石墨烯的环氧树脂涂层有效改善了原树脂材料的导电性,NMR响应曲线能有效反映出添加物的浓度信息,且可进一步使用NMR技术分析复核材料的核磁响应特性。

关键词： 激光诱导石墨烯   银纳米颗粒   分散性   导电性   电磁屏蔽  

摘要： 随着高频通信技术的快速发展,由电磁波造成的电磁干扰问题日益严重,亟需开发针对5G频段的电磁屏蔽材料。以两次激光诱导法直接在固体材料上快速制备了银纳米颗粒/多孔石墨烯柔性复合薄膜:首次激光制备的亲水性激光诱导石墨烯(LIG)能够高效吸附AgNO_(3)溶液,二次激光照射实现了银纳米粒子在多孔石墨烯上的原位生成和均匀负载。进一步研究了不同AgNO_(3)浓度对所制得Ag/LIG材料的微观形貌、结构性质和导电特性的影响。结果表明:当AgNO_(3)浓度为0.5 mol/L时,复合薄膜中银纳米颗粒保持小尺寸的同时分散性最好,其展现出2788 S/m的高电导率;同时,材料屏蔽效能从LIG的18~26 dB增加到复合材料的36~40 dB。在26 GHz频段处,Ag/LIG的屏蔽效能达到38 dB,经200次弯曲循环后效能保有率在90%以上。

关键词： 石墨烯   水泥   材料性能   应用  

摘要： 本研究旨在探究石墨烯掺配对水泥材料性能的影响及其潜在应用,通过对比传统水泥材料结构与纳米材料增强后的水泥材料结构,深入分析石墨烯掺配对水泥材料性能的改善作用。研究采用实验方法,首先通过石墨烯的制备与优化分散技术,确保石墨烯在水泥基体中的均匀分布,进而详细考察了石墨烯水泥材料的流动性、水化性能和耐久性表现。结果表明,石墨烯的加入显著提升水泥材料的流动性,优化水化过程,从而增强材料的耐久性。结论是,石墨烯作为一种高效的纳米增强剂,能够显著提升水泥材料的各项性能,其在水泥材料中的应用开辟了传统水泥性能提升的新途径,为水泥材料的未来发展提供了新的思路和技术支撑。此项研究不仅拓展了石墨烯的应用领域,也为构建更加坚固耐用的建筑材料提供了科学依据。

关键词： 氧化石墨烯   膜   膜改性   膜污染  

摘要： 氧化石墨烯(graphene oxide,GO)作为石墨烯的衍生物,结构上逐层堆叠,在片层之间能形成一定间距的纳米通道,可根据透过粒子的尺寸进行筛分,从而实现物质的选择性分离。近年来,氧化石墨烯逐渐成为污水处理的新一代膜材料,但氧化石墨烯膜在使用过程中不可避免地存在膜污染问题。本文综述了GO膜的主要制备方法,介绍了GO膜的改性方法,分析了氧化石墨烯膜抗污染表面构建策略及抗污染机制,总结和展望了氧化石墨烯膜的发展方向以及面临的挑战。

关键词： 石墨烯   Pt掺杂   氰化氢   第一性原理   吸附  

摘要： 采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了本征石墨烯、Pt掺杂石墨烯在不同吸附位点和方向上对氰化氢(HCN)的吸附作用。计算、分析了本征石墨烯和Pt掺杂石墨烯的几何结构,以及吸附单个HCN分子后的吸附能、吸附高度和态密度的变化。研究发现,本征石墨烯吸附时,C—C键长由1.42变为1.416~1.430;垂直吸附相较于平行吸附,吸附能提高。Pt掺杂后,石墨烯的几何结构改变明显,C—Pt键长由1.42增加至1.838~1.839,对HCN的吸附性能显著提高,吸附能增大,吸附距离减小,最佳吸附位点为H位。Pt掺杂石墨烯与本征石墨烯相比,掺杂后的石墨烯与HCN分子之间的电子态密度杂化效果增强,表明Pt掺杂石墨烯提高了对HCN分子的吸附作用。

关键词： 氮掺杂氧化石墨烯   质量增重率   阻燃   表面比电阻   服用性能  

摘要： 为开发具有阻燃、导电复合功能织物,制备了氮掺杂氧化石墨烯,并利用其对棉织物进行负载改性。测试改性前后棉织物的质量增重率、阻燃、表面比电阻及断裂强力、抗弯刚度等服用性能,分析氮掺杂氧化石墨烯负载改性棉织物的可行性。结果表明:分散液(氮掺杂氧化石墨烯/氧化石墨烯)对棉织物负载改性的最佳质量浓度为6 g/L。在此质量浓度下,改性棉织物的质量增重率、极限氧指数、断裂强力及抗弯刚度均随分散液(氮掺杂氧化石墨烯/氧化石墨烯)负载改性次数的增加而上升,表面比电阻与透气率则随氮掺杂氧化石墨烯负载改性次数的增加而降低。负载改性到达一定次数时,各项性能指标趋于稳定。同时,氮掺杂氧化石墨烯负载改性棉织物的交联稳定性优于氧化石墨烯负载改性棉织物,使得氮掺杂氧化石墨烯负载改性棉织物的质量增重率、极限氧指数、断裂强力与抗弯刚度高于氧化石墨烯负载改性棉织物,表面比电阻与透气率低于氧化石墨烯负载改性棉织物。水洗负载改性7次的改性棉织物,发现水洗4次时的性能指标与未经水洗负载改性1次的性能指标相当。文章发现利用氮掺氧化杂氧化石墨烯负载改性来制备复合功能棉织物具有可行性,为氧化石墨烯材料在功能织物中的应用提供了一定的参考价值。

关键词： 界面热导   温度效应   尺寸效应   空位缺陷  

摘要： 为解决氮化镓芯片散热问题,采用非平衡分子动力学法,研究工作温度、界面尺寸、缺陷率及缺陷类型对氮化镓/石墨烯/金刚石异质界面热导的影响,通过计算声子态密度和声子参与率,分析界面热传导机理.研究发现,在100—500 K范围内,温度升高使界面热导增大2.1倍,重叠因子随温度增加而增加,界面间声子耦合程度增强,界面热导相应增大.当氮化镓层数从10层增加到26层时,界面热导降低75%,分析认为是界面声子耦合程度下降导致.另外,添加5层石墨烯会导致界面热导降低74%,分析认为是声子局域化程度加重造成;当缺陷率从0增大到10%时,金刚石碳原子缺陷使界面热导提高40%,缺陷散射增加低频声子数量,改善界面热传导;但镓、氮和石墨烯碳原子缺陷会加重声子局域化程度,均导致界面热导降低.研究结果有助于提升氮化镓芯片散热性能,同时对高可靠性氮化镓器件设计具有指导意义。

关键词： 氮掺杂   磷掺杂   石墨烯   聚合物   进展  

摘要： 近年来,石墨烯由于具有稳定性好、比表面积大、载流子迁移率高等较好的性能而备受关注。杂原子掺杂可以调整石墨烯的结构,提高其性能。其中,氮原子(N)掺杂可以诱导碳原子产生带正电荷的位点,提高石墨烯的电导率;磷原子(P)掺杂能够使石墨烯片层高度扭曲褶皱,有效地增大石墨烯的比表面积。将氮掺杂石墨烯(NGO)或磷掺杂石墨烯(PGO)引入到聚合物中,能有效地提高聚合物的综合性能,拓宽聚合物的应用领域。综述了制备NGO和PGO的主要方法,分析比较了各种制备方法的特点及缺陷;总结了其聚合物复合材料在传感器、电池和电容器、阻燃、防腐蚀及分离膜等领域的应用现状;阐述了其在提升聚合物导电性、催化活性、热稳定性、力学性能及防腐蚀性能等方面的研究进展。