关键词： 官能化石墨烯   超级导电炭黑   复合薄膜   电热性能   面内温均性  

摘要： 碳基填料/聚合物复合材料因柔韧度高、成本低、加工简单等优点成为目前柔性电热元件的研究重点之一。但碳基填料在聚合物基体中的分散性仍然是其在复合薄膜应用中的难点。本研究制备了对苯二胺官能化氧化石墨烯(PGO)并采用溶液浇铸法制备了不同PGO添加量的聚氨酯(PU)/超级导电炭黑(SP)/PGO复合薄膜,采用XPS光电子能谱仪、微观结构分析、电导率、热导率及电热性能测试研究了PGO和复合薄膜的结构及性能。结果表明:PGO和SP均匀地分散在聚氨酯中,PGO添加质量分数为5%时,复合薄膜综合性能最优。PGO的引入提高了复合薄膜的热导率和电导率,进而提升其最高发热温度和面内温度均匀性。该薄膜作为电热元件可以通过调节施加功率来控制其发热温度,具有快速温度响应、高电热转化效率以及良好的面内温均性。

关键词： 晶粒尺寸   AZ91合金   力学性能   晶粒细化  

摘要： 晶粒细化对提升镁合金的力学性能具有重要意义。本研究采用预分散结合重力铸造的方法成功制备了石墨烯增强AZ91的复合材料。采用OM,SEM,TEM等对GNP/AZ91复合材料进行微观组织表征。结果表明:随着GNP含量的增加,AZ91合金的晶粒尺寸逐渐减小。当添加1%(质量分数,下同)GNP时,AZ91合金的晶粒尺寸由415μm减小到86μm,其细化效率为79%;通过TEM观察发现并揭示GNP对AZ91合金的细化机制,主要为GNP与AZ91熔体中Al元素发生原位反应得到Al_(4)C_(3)相,能够促进α-Mg晶粒的异质形核,从而取得显著的晶粒细化效果;当GNP的含量增加到0.5%后,AZ91合金获得最佳的力学性能,其UTS、YS和EL达到了150、96 MPa和2.1%,较AZ91合金,分别提高34%、32%和91%。

关键词： 选区激光烧结   复合材料   铺粉   模拟仿真   工艺参数  

摘要： 利用选区激光烧结技术制备镍钼合金(HastelloyC-276)/氧化石墨烯(GO)复合材料烧结件(HGO),该烧结件具有优异的耐久性能。激光烧结时,快速成型机中刮板和辊子的移动速度及辊子的转速直接影响到复合材料的铺粉效果,进而影响烧结件的成型质量。利用EDEM软件对复合材料HGO选区激光烧结铺粉过程进行单因素动态模拟仿真,确定铺粉过程工艺参数取值:刮板、辊子移动速度0.03~0.04 m/s,辊子转速5πrad/s。当刮板、辊子移动速度0.03~0.04 m/s,辊子转速2πrad/s时,镍钼合金/氧化石墨烯复合材料粉末颗粒沿刮板与辊子前进方向,呈斜向上或水平方向均匀铺满成型腔,铺粉装置对复合材料粉末的平均压缩力为0.490 4~1.471 3 N,平均压实度为1.375 7e^(-7)~1.3803e^(-7) kg。当辊子转速为5πrad/s,移动速度为0.02 m/s时,粉末颗粒沿刮板推进方向移动,辊子碾压后颗粒间空隙较小,刮板和辊子对粉末的平均压缩力为1.414 09 N,平均压实度为1.378 29e^(-7)kg。确定铺粉工艺参数有助于提高复合材料制件的烧结质量和性能,为复合材料在传统行业和战略性新兴产业的推广应用提供有益参考。

关键词： Graphene   Thin films   Silicon carbide whiskers   Electromagnetic interference shielding  

摘要： Developing lightweight and flexible thin films for electromagnetic interference(EMI)shielding is of great *** thin films of reduced graphene oxide containing SiC whiskers(SiC@RGO)for EMI shielding were prepared by a two-step reduction of graphene oxide(GO),in which the two steps were chemical reduction by HI and the solid phase microwave irradiation.A significant increase of the film thickness from around 20 to 200μm was achieved due to the formation of a porous structure by gases released during the 3 s of solid phase microwave *** total shielding effectiveness(SET)and the reflective SE(SE_(R))of the SiC@RGO porous thin films depended on the GO/SiC mass *** highest SET achieved was 35.6 dB while the SE_(R) was only 2.8 dB,when the GO/SiC mass ratio was 4∶*** addition of SiC whiskers was critical for the multi-reflection,interfacial po-larization and dielectric attenuation of EM waves.A multilayer film with a gradient change of SE values was constructed using SiC@RGO porous films and multi-walled carbon nanotubes *** highest SET of the multilayer films reached 75.1 dB with a SE_(R) of 2.7 dB for a film thickness of about 1.5 *** porous SiC@RGO thin films should find use in multilayer or sand-wich structures for EMI absorption in packaging or lining.

关键词： 润湿   含水离子液体   固液界面   分子模拟   超级电容器  

摘要： 离子液体电解质在石墨烯表面的润湿特性对石墨烯离子液体超级电容器的储能性能至关重要。由于离子液体具有吸湿性在制备及应用过程中极易吸收水分,水的存在影响固液界面的离子分布及离子液体在石墨烯表面的润湿特性。有机溶剂乙腈有望减小离子液体的黏度且减少水的存在对电容性能的影响。本文通过分子动力学模拟研究了乙腈对含水离子液体在石墨烯电极壁面上的润湿性能的影响机理。结果表明,随着乙腈含量增加,即nH_(2)O:nACN从1:1变化到1:8时,亲水性和疏水性含水离子液体液滴在石墨烯表面的润湿性均显著增强,对应的接触角分别减少了42.46°、24.30°,亲水性离子液体体系润湿性增强效果更为显著。通过分析各离子、分子一维二维密度和离子/分子间径向分布函数,发现乙腈分子分布在近壁面层,且乙腈的加入改变了阴阳离子、水分子在固液界面的分布和相互作用,形成部分脱溶结构,有利于提高储能性能。此外,乙腈的存在使离子的扩散速率增加,阴阳离子、水、乙腈、固壁相互作用改变了含水离子液体液滴在石墨烯表面的润湿性。研究结果从微观角度深入探究了离子液体/石墨烯固液界面的微观结构,为开发和设计高性能石墨烯离子液体超级电容器提供了重要参考。

关键词： 底漆   石墨烯   一步法   复合涂层   防腐  

摘要： 利用改性后石墨烯与环氧树脂等原料通过一步法成功制备出系列石墨烯与环氧树脂复合材料,采用扫描电子显微镜(SEM)、电化学阻抗谱和极化曲线等表征其防腐性能。着重考察石墨烯含量对于环氧树脂防腐底漆性能的影响。结果表明,石墨烯/环氧树脂复合材料呈现块状结构,相比于单体石墨烯与环氧树脂,该防腐底漆能显著提高钢结构的防腐效果。防腐涂层的厚度与其防腐相关性能呈正相关。优化后的防腐底漆材料的耐盐雾实验时间可达2000 h以上,研究结果可为机械工程材料的防腐蚀研究提供参考。

关键词： CoSe_(2)/还原氧化石墨烯   水热法   倍率性能   循环性能   储钠性能  

摘要： 针对钠离子电池硒化物负极材料因体积膨胀导致循环和倍率性能较差的实际应用问题,采用一步水热法制备得到海胆状的CoSe_(2)/还原氧化石墨烯复合材料,通过X射线衍射、扫描电镜、N_(2)吸附-脱附法等测试和电化学表征技术对其结构、微观形貌、储钠性能进行表征和评价。结果表明:当电流密度为1 A/g时,复合材料经过300次循环之后放电比容量能够稳定在488.1 mA·h/g。在电流密度0.1、0.2、0.5、1.0、5.0和10.0 A/g条件下,复合材料放电比容量分别达到574.8、538.5、516.8、502.8、398.7和294.5 mA·h/g。相比于CoSe_(2),放电比容量和倍率性能均得到显著提高。一步法合成的碳负载海胆状多孔结构能够增加材料的比表面积,减少颗粒团聚和长大,增加电解液与活性材料的接触面积,提高电子电导率,缩短Na+的迁移路径,抑制充放电过程的体积膨胀,提高电极材料的电化学性能。

关键词： Supercapacitors   Graphene   LPG   Electrochemical studies   Charge storage mechanism  

摘要： We report an economical approach for the fabrication of laser-produced graphene(LPG)electrodes,which results in an improved electrochemical *** polymer was used as the starting material for LPG synthesis and was irradiated under ambient conditions with a CO_(2) *** prepared LPG samples were characterized by Raman spectroscopy and FTIR,which validated the formation of multilayer graphene containing sp2 hybridized C=C ***-SEM revealed three-dimensional(3D)sheet-like structures,while HR-TEM images showed lattice planes with an interplanar spacing of approximately 0.33 nm,corres-ponding to the(002)plane of *** electrochemical performance showed a remarkable areal specific capacitance(CA)of 51 mF cm^(−2)(170 F g^(-1))at 1 mA cm^(−2)(3.3 A g^(-1))in a three-electrode configuration with 1 mol L^(−1) KOH as the aqueous *** LPG electrodes produced an energy density of~3.5μWh cm^(−2) and a power density of~350μW cm^(−2),demonstrating signific-ant energy storage *** also had an excellent cycling stability,retaining 87%of their specific capacitance after 3000 cycles at 1 mA/cm^(2).A symmetric supercapacitor fabricated with LPG electrodes and the 1 mol L^(−1) KOH electrolyte had a specific capacit-ance of 23 mF cm^(−2) and showed excellent retention after 10000 cycles,showing LPG’s potential for use in supercapacitors.

关键词： 石墨烯   微流控   湿法纺丝   导电纤维   电加热性能  

摘要： 为开发新型复合纤维材料,提出以石墨烯为导电基材一步法构筑导电纤维的研究策略,采用微流控湿法纺丝工艺制备石墨烯/聚丙烯腈皮芯结构复合纤维,探究皮层和芯层纺丝液流量对石墨烯取向排列、纤维导电和电热性能影响规律。通过微观形貌观察发现,复合纤维皮层石墨烯取向随着纺丝液流量的变化呈现先增加后减小的趋势,皮层流量为0.10 mL/min时石墨烯取向最佳。高度取向的石墨烯赋予复合纤维优异的力学性能和导电性能,使复合纤维的强度和电导率分别达到241.38 MPa和3.94 S/cm。在4 V电压下,复合纤维表面的温度达到约48.3℃,热响应速率为2.0℃/s。研究表明通过调控不同的皮芯流量,调整复合纤维的结构和性能,可以成功制备出以石墨烯为基材的复合导电纤维。研究结果可为石墨烯复合加热纤维的开发提供参考。

关键词： 石墨烯   聚二甲基硅氧烷   柔性传感器   温度监测  

摘要： 柔性传感器能够无隙贴覆在非平整被测物表面的特点,使其在信息、能源、医疗、国防、农业等领域具有广泛的应用前景。本文制备了一种具有正电阻温度系数的石墨烯/聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合材料,并用此材料制备了一种柔性温度传感器。石墨烯/PDMS传感器在15~80℃的温度范围内成线性正电阻温度系数,线性系数0.049,拟合度较好,具有良好的重现和稳定性,其电阻波动较小,在0.05%-0.08%范围内,在高湿度环境下也能良好测温。测试了柔性温度计在植物中应用的可靠性。基于石墨烯/PDMS的柔性温度传感器,能够实现植物叶温测量的应用,在智慧农业精准测温领域具有巨大潜力。