关键词： 超高性能混凝土   氧化石墨烯   再生砂   力学性能   界面过渡区  

摘要： 鉴于再生砂(RS)部分取代石英砂(QS)制备再生砂超高性能混凝土(RS-UHPC)的力学性能和耐久性降低的问题,以不同氧化石墨烯(GO)掺量为试验参数,探究GO对UHPC工作性能、力学性能及抗氯离子渗透性能的影响规律,并通过差热-热重分析和扫描电子显微镜等手段揭示其增强机理。结果表明:掺入RS会降低UHPC的流动度、力学性能及UHPC抗氯离子渗透性能;随着GO掺量的增加,RS-UHPC流动度逐渐下降,但其力学性能、抗氯离子渗透性能均显著提升,当GO质量分数为0.06%时,RS-UHPC的28 d抗压强度和抗折强度分别提升11.8%和49.6%,氯离子扩散系数降低31.8%,抗裂韧性显著提升。RS的内养护效应和GO的晶核效应均促进水泥水化、降低基体孔隙率、改善再生砂与基体的界面过渡区,从而提升RS-UHPC的力学性能、抗裂性能和抗氯离子渗透性能。

关键词： MOFs材料   ZIF-8复合羧基化氧化石墨烯   应用   气体吸附性能  

摘要： 本实验采用热容剂法制取样品,样品的XRD图谱中2θ=7.3°,10.36°,12.7°,14.7°,16.42°,18.02°,22.1°,24.5°时,与ZIF-8复合羧基化氧化石墨烯标准的图谱具有一致的特征衍射峰,也就是(011)、(002)、(112)、(022)、(013)、(222)、(114)、(233)等晶面。没有杂质峰,说明制得到的ZIF-8复合羧基化氧化石墨烯材料的结晶度非常高。在440℃后ZIF-8复合羧基化氧化石墨烯的热稳定性比较好,石墨烯引入羧基使热稳定性增强。样品比表面积为4.67 m~2/g,ZIF-8复合羧基化氧化石墨烯N_2吸附/脱附饱和吸附量在13.52 cm~3/g,因此可知ZIF-8复合羧基化氧化石墨烯可以用来吸附分离N_2,介孔的结构使得ZIF-8复合羧基化氧化石墨烯适用于气体吸附和为离子运输提供良好的通道。

关键词： 石墨烯   改性沥青   高温性能   最佳掺量  

摘要： 采用石墨烯对基质沥青进行改性,测试不同石墨烯掺量改性沥青的高温性能,通过扫描电镜分析石墨烯在沥青中的分散状况。试验结果表明:石墨烯可以提高改性沥青的PG高温等级,随着石墨烯掺量的增加,改性沥青的针入度减小,软化点和动力黏度则增大。当石墨烯掺量超过3%后,高温条件下改性沥青的复数剪切模量增幅有限;当掺量超过4%后,黏度过大导致试件无法成型。综合考虑成本和路用性能,建议石墨烯掺量为2%。

关键词： 还原氧化石墨烯   纳米压痕   聚合物复合涂层   电磁干扰屏蔽  

摘要： 当前强电磁环境对电子设备和信息化武器电磁屏蔽防护能力提出了更高要求,为此制备了兼具高电磁屏蔽能力和轻量化属性的聚合物涂层材料。基于X射线衍射、傅里叶变换红外光谱等手段,对材料的微观形貌和组分进行了详细表征。应用纳米压痕仪和矢量网络分析仪研究了6种不同rGO掺量对复合涂层表面力学性能和电磁屏蔽效能的影响。制备的涂层材料厚度为200μm,密度为1.37 g/cm^(3),压痕模量为10.8 GPa,在300 MHz~18 GHz波段内最高电磁屏蔽效能为42.8 dB。结果表明,聚合物涂层材料屏蔽电磁波方式以吸收为主,掺入rGO改善了涂层材料的力学性能和电磁屏蔽能力。相较于无rGO的涂层,rGO含量为0.9%的涂层压痕模量增加了68.75%,总屏蔽效能提高了11.7%。

关键词： 石墨烯纤维   聚吡咯   氮硫共掺杂   纤维状超级电容器   能量密度  

摘要： 基于石墨烯纤维的柔性超级电容器可以作为可穿戴电子设备的柔性储能和供电设备。然而,由于柔性超级电容器的能量密度较低,限制了其未来的应用。本文采用水热自组装和原位聚合的方法将聚吡咯锚定在氮/硫共掺杂的石墨烯纤维(PPy/NSGF)上。所制备的PPy/NSGF具有424.8mFcm^(-2)的高比面积电容和43.3μWhcm^(-2)的能量密度。由PPy/NSGF组装的纤维状超级电容器可用于照明。PPy/NSGF性能的改善主要归因于杂原子氮和硫的共掺杂以及聚吡咯的原位聚合增加了电活性位点。所制备的石墨烯基复合纤维有望成为未来智能服装和小型化柔性可穿戴电子产品中纤维状超级电容器的潜在柔性电极材料。

关键词： 电化学传感   石墨烯   血红素   丽春红2R  

摘要： 本研究采用一步合成法制备石墨烯血红素铂纳米颗粒复合材料(PtNPs/H-GNs),该复合材料兼具石墨烯大的比表面积、导电性、催化性,血红素优异的电化学氧化还原性以及PtNPs的高效催化性。基于此构建了丽春红2R分析检测传感平台。最优条件下,丽春红2R在0.1000~312.5μg/mL浓度(c)范围内,血红素的峰电流(i)线性降低,线性方程为i=-6.193logc+32.04(R^(2)=0.9950),检出限(LOD)低至0.030μg/mL。该传感器可用于食品中丽春红2R的快速检测。

关键词： Mn掺杂   石墨烯   二氧化硫   吸附   密度泛函理论  

摘要： 二氧化硫是典型的气态污染物,其浓度的精确检测有赖于高效传感器的研发。采用基于密度泛函理论的VASP计算软件在理论上探究了Mn掺杂石墨烯对二氧化硫分子的吸附特性,并揭示了其作为高效传感器的应用潜力。研究结果表明,二氧化硫分子在Mn掺杂石墨烯上表现出显著的吸附效果,吸附过程为化学吸附;与原始石墨烯上的物理吸附过程相比,具有更大的吸附能和更短的吸附间距;吸附过程伴随着明显的电荷转移并导致吸附系统光学性质的改变。理论上,Mn掺杂石墨烯可以作为有效的二氧化硫分子检测传感器材料。

关键词： 还原氧化石墨烯   热还原   电阻温度系数   电加热性能  

摘要： 由于质量轻、韧性好、价格低廉且成型工艺简单等诸多优点,还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide,rGO)薄膜在温度传感和电加热等领域颇受关注。分析了经不同温度热还原的rGO薄膜在微观结构、键合种类、力学及电学性能上的差异,以探究还原程度对rGO薄膜测温与加热能力的影响。结果表明,氧化石墨烯(graphene oxide,GO)薄膜内的C-O、C=O等含氧官能团在200℃还原后明显减少,碳原子的主要键合类型由C-C键变为C=C键。当还原温度升至600℃时,rGO薄膜内仍保留了部分含氧羟基官能团,C/O为7.18,而经800℃还原的rGO薄膜成分已趋近石墨烯。随着还原程度的增大,rGO薄膜的电阻率呈明显下降趋势,但氧原子的析出破坏了rGO薄膜的层间致密结构,使拉伸强度逐渐降低。当还原温度达到600℃时,电阻-温度曲线表现出优异的线性关系,室温电阻温度系数(temperature coefficient of resistance,TCR)为-1.60×10^(-3)/℃。在24 V直流驱动电压下,经600和800℃热还原的rGO薄膜可分别加热至242和367℃,但由于层间结构的松散和开裂,经800℃热还原的rGO薄膜的自发热升温曲线波动明显。因此,对于要求加热和测温双功能的应用场景,经600℃还原的rGO薄膜表现出更好的综合性能。

关键词： 复合材料   定形相变材料   化学接枝   聚乙二醇单甲醚  

摘要： 在聚乙二醇单甲醚(MPEG)中引入具有三嗪环结构的2-氨基-4,6-二氯-1,3,5-三嗪(ADCT),将MPEG的-OH接枝在ADCT的三嗪环4、6位制备具有三嗪环结构的MPEG(ADMT),然后负载于载体材料氧化石墨烯(GO)得到定形相变材料(FSPCM),利用双螺杆挤出机将FSPCM与聚丙烯(PP)熔融共混,制备FSPCM质量比为5%、10%、15%的PP/FSPCM共混材料,并采用^(1)HNMR、FT-IR、DSC、热台测试等试验手段对ADMT、FSPCM、PP/FSPCM共混材料进行表征。研究结果表明:FSPCM结晶焓值为96.1J·g^(-1),在250℃下仍保留较好的定形效果。10%质量比的PP/FSPCM相变焓值为9.10J·g^(-1),焓值效率为60.7%。

关键词： 石墨烯   铝基复合材料   显微组织   力学性能   耐磨性能  

摘要： 采用机械搅拌铸造法制备了石墨烯增强铝基复合材料,并系统研究了不同石墨烯含量对复合材料显微组织、力学性能以及耐磨性能的影响。结果表明,随着石墨烯含量的增加,铝基复合材料中α-Al相的晶粒细化明显,并在添加质量分数为1.0%时,达到最佳效果;但当添加量进一步增加到1.5%时,会出现石墨烯团聚的现象。当石墨烯添加量为1.0%时,复合材料的力学性能最好,硬度从HV 95提高到HV 130,复合材料的屈服强度和抗拉强度(201 MPa、254 MPa)比基体(119 MPa、201 MPa)分别提高了68.9%、25.7%。在摩擦磨损实验中发现,石墨烯添加量为1.0%的复合材料相较于其他复合材料的磨损率最低,磨损面形貌最好。