关键词： 银-石墨-石墨烯复合镀层   复合电沉积法   KI体系  

摘要： 变电站内户外高压隔离开关触头表面镀银层磨损和腐蚀问题突出,进而导致电触头发热严重,给电网的安全稳定运行带来了较大的隐患。在无氰化体系下,选用碘化钾(KI)作为电镀银配位剂,通过复合电沉积技术制备了综合性能优良的银-石墨-石墨烯复合镀层。通过结合力试验、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、疏水性试验、接触电阻试验与电化学腐蚀试验等方法,研究了不同石墨添加量对镀层结合力、接触电阻、耐蚀性能及表面形貌的影响规律。研究表明:当石墨烯添加量为2 g·L^(-1)、石墨含量为30 g·L^(-1)时,镀层与基体结合良好,组织致密,粗糙度最低,为0.48μm,接触角和接触电阻适中,分别为98.3°、46.7μΩ,银-石墨-石墨烯复合镀层的综合性能最好。

关键词： Temperature distribution  

摘要： In order to construct thermoplastic polyurethane (TPU) based flexible circuits using fused deposition modeling (FDM) 3D printing technology. TPU as flexible matrix and industrial grade graphene oxide (GO) as conductive filler were applied to prepare flexible conductive filament used for FDM 3D printing. In order to improve the conductivity of GO，reduced graphene oxide (RGO) was prepared by thermal reduction of GO at high temperature. The RGO/TPU flexible conductive composites were prepared by solvent blending method. The influences of RGO content on the conductivity，mechanical properties，force sensitivity performance，and thermal properties of the RGO/TPU flexible composites were explored. The research results indicate that when the content of RGO is about 12 wt%，the electrical performance of the composite is significantly improved，which is approaching the resistance range of semiconductor materials. RGO can significantly increase the tensile modulus of TPU flexible composite. When the content of RGO reaches 12 wt%，the tensile modulus is about 56.36 MPa，which is nearly 16 times that of pure TPU. But with the increase of RGO content，the elongation at break and breaking strength of the flexible composite decrease significantly. When the strain is 130%，the resistance change rates of filaments with 10 wt% and 12 wt% RGO are only 53.5% and 48.4%，respectively，and the sensitivity coefficients are only 0.41 and 0.38. The addition of RGO can increase the crystallization temperature of the RGO/ TPU flexible composite significantly. However，the RGO with excessive content (≥8 wt%) can lead to a decrease in crystallization temperature. © 2024 Engineering Plastics Application Magazine. All rights reserved.

关键词： 石墨烯   尺寸   水泥基材料   工作性能   力学性能  

摘要： 采用4种不同尺寸的石墨烯（Peeling Graphene, PG1、PG2、PG3、PG4）制备了石墨烯水泥基材料，并研究石墨烯尺寸对水泥基材料水化性能、力学性能的影响。试验结果表明：石墨烯的掺入提高了水泥的水化速度，降低了水泥浆体的流动性，其中小尺寸的石墨烯效果最为明显；力学性能方面，小尺寸的石墨烯对抗压强度提高有利，大尺寸的石墨烯对抗折强度的提高有利。通过X射线衍射仪（X-Ray diffractometer, XRD）及扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）分析可知，掺入4种石墨烯均未改变水泥水化产物的种类，但能够有效地细化水化产物氢氧化钙（CH）晶体的尺寸，提高水泥基体的密实度，石墨烯尺寸越小，对CH晶体的细化效果越明显。

关键词： 芬顿法   氧化石墨烯   缺陷   多层   环境友好  

摘要： 氧化石墨烯是石墨烯规模化生产的前驱体。在50℃、pH为3的条件下，采用亚铁离子催化的芬顿反应氧化鳞片石墨，中间补加2次亚铁离子、反应25 h后，通过超声剥离得到氧化石墨烯，其碳收率可达12.3%。光学显微镜观察发现，所制备的氧化石墨烯表面有少量氧化铁及石墨颗粒，导致纯度降低。通过原子力显微镜、透射电镜、红外光谱、拉曼光谱对产品进行测试和表征，确定了产品是层数约为3的二维材料，表面含有羧基、羟基、醚键等官能团，符合氧化石墨烯的特征；ID/IG值为0.37，远低于改进Hummers法所制氧化石墨烯的ID/IG值1.01，表明本产品的表面缺陷较少，品质较高。与改进Hummers法相比，本法的制备条件温和、制备时间短、污染程度弱。

关键词： 功能梯度石墨烯增强多孔材料   非线性温度场   改进的一阶剪切板   状态空间法   振动  

摘要： 针对功能梯度石墨烯增强(functionally graded graphene platelets-reinforced， FG-GPL)多孔薄板在热环境下的振动特性开展研究。基于材料微观力学模型和改进的一阶剪切板理论，在非线性温度场下，建立了FG-GPL多孔薄板的热振动控制方程；使用状态空间法解析求解了固有频率；验证了解的正确性与精度，研究了热环境和材料分布方式各自及其组合对频率的影响，并着重分析了最适用于高温环境的材料分布参数。并给出不同温度梯度时，使板频率最高的材料参数组合。研究发现，通过在高温面设置更多孔隙、在板的上下两侧对称添加石墨烯的方式，能使板保持较高且稳定固有频率。

关键词： 氧化石墨烯   碳纤维   水泥基材料   界面黏结   分子动力学  

摘要： 碳纤维（CF）增强水泥基材料的力学性能在很大程度上受CF与水泥基体界面性能的影响。本研究通过在CF表面电泳沉积氧化石墨烯（GO）来制备GO改性CF（GO/CF），以加强其与基体的界面黏结。首先，GO沉积后，CF表面的物理化学性质被显著增强。其次，单纤维拉拔试验结果表明，与原始CF相比，GO/CF与水泥基体之间具有更好的界面黏结性，GO/CF与基体的平均黏结强度、摩擦黏结强度和化学脱黏能分别提高了121%、296%和145.5%。一方面，GO的含氧官能团促进了水化产物在CF表面生成，并且含氧官能团的存在改善了CF表面惰性，从而提升了CF与水化产物的黏附性。另一方面，GO的粗糙结构增大了CF与水化产物的接触面积。这最终为CF和水泥基体之间提供了良好的化学黏附力和机械互锁力，从而改善了界面性能。最后，分子动力学模拟结果表明，CF表面的GO可与水化硅酸钙（C-S-H）形成稳定的离子键和氢键；此外，在拉拔模拟中，CF在C-S-H/GO/CF中的最大脱黏力比C-S-H/CF提高了200%，这是因为GO有助于将较弱的C-S-H/CF界面转变为在C-S-H/GO和GO/CF界面处具有较强界面键合作用的界面。综上所述，GO的加入有效改善了CF与C-S-H的界面化学键相互作用，从而增强二者之间的界面黏结。

关键词： 3D过渡金属   Mn   石墨烯   吸附   第一性原理  

摘要： 采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，对H2S 气体在过渡金属Mn修饰的石墨烯表面上吸附的行为进行了理论研究，计算了Mn原子修饰的石墨烯表面吸附H2S 分子的吸附能、电荷转移量、差分电荷密度、总电子电荷密度和恢复时间并与原始石墨烯吸附H2S 分子进行了比较。研究结果显示：在未经金属原子修饰的石墨烯表面（GN）上吸附H2S时，其吸附能超过-0.6 eV，气体与基底之间的有效电荷密度重叠低于0.1e/?3，表明气体与基底之间未形成化学键，此吸附过程属于物理吸附；相比之下，当H2S气体被吸附到Mn修饰的含有一个C原子空位的石墨烯（Mn/SV-GN）与含有两个C原子空位的石墨烯（Mn/DV-GN ）及掺入4个N原子的石墨烯（Mn/4N-GN）时，其吸附能低于-0.8 eV，气体与基底之间的有效电荷密度重叠超过了0.1e/?3，气体与基底之间形成了化学键，此吸附过程为化学吸附，并且C空位的增加及N原子的掺入降低了Mn原子修饰的石墨烯表面与气体之间的相互作用；从吸附气体后的恢复时间来看，在温度等于300 K，入射频率为5.2×1014与1.0×1016Hz时，Mn修饰掺入4个N原子的石墨烯（Mn/4N-GN）恢复时间分别为12.1与6.3 s，是很有发展前景的H2S气敏传感器。

关键词： 非晶钛酸锶   石墨烯   超材料   太赫兹温度传感器  

摘要： 钛酸锶（STO）具有良好的热电性能，在温度传感领域具有巨大的应用潜力。本文我们提出了一种基于非晶态钛酸锶（STO）与石墨烯集成的太赫兹超材料温度传感器，通过改变钛酸锶（STO）薄膜的温度可以调节介电常数，基于这一特性，该温度传感器可以用于在300 K到620 K范围内的温度传感。随着温度的升高，太赫兹吸收峰出现蓝移，证实其具有温度传感功能，该太赫兹温度传感器具有优秀的灵敏度，达到为0.51 GHz/K。为了从多维探究传感器的性能，通过湿转移方法将石墨烯薄膜转移到温度传感器表面，与之前对比，钛酸锶（STO）与石墨烯薄膜的结合提升传感器的性能，在振幅上有更明显的变化。本研究不仅为非晶钛酸锶（STO）在温度传感器的应用提供了新的场景，同样也为易加工、低成本、高性能非晶STO太赫兹器件的设计提供了一种新的可能。

关键词： 碳纤维复合材料   导电   雷击防护   石墨烯   碳纳米管  

摘要： 利用涂覆法制备了碳纳米管（CNT）改性和CNT与多层石墨烯（MLG）共改性的织物及其复合材料。力学性能研究表明，织物CNT杂化对复合材料的力学性能影响较小，而织物CNT/MLG共杂化后复合材料层间剪切强度下降了41.6%。导电性研究表明，CNT杂化和CNT/MLG共杂化的织物导电性分别提高了7.78%和10.2%，相应的复合材料厚度向电导率(σz)分别提高了472%和124%，达到0.79 S/cm和0.31 S/cm，面内电导率分别提高43.2%和17.8%。2A区雷击损伤研究表明，CNT杂化织物复合材料分层损伤面积和损伤深度分别为240 mm2和0.343 mm，相比对比样降低了62.3%和35%。CNT/MLG共杂化织物复合材料的分层损伤面积扩大了79.3%，但损伤深度降低了42.2%。作为对比，调降σz至0.011 S/cm的对比样分层损伤面积大幅扩大到30.5倍，损伤深度提高了150%。机制分析表明，这类复合材料σz的提高同时降低了分层损伤面积和损伤深度，而织物层导电性的提高降低了损伤深度，但扩大了浅表层的分层损伤面积。

关键词： 碳纤维   石墨烯   断裂韧性   断面形貌   韧性  

摘要： 研究了氮化硼纳米片、氧化石墨烯改性的酚酞改性聚芳醚酮（PEK-C）薄膜及其与聚苯基膦酸二苯砜酯（PSPPP）的共混薄膜插层改性的复合材料的GIIC和增韧机制。结果表明纯PEK-C薄膜中添加了纳米片后，复合材料的II型层间断裂韧性(GIIC)均得到了大幅度的提高，如添加1wt%氮化硼纳米片和1wt%氧化石墨烯后，GIIC分别提高了367%和344%，显著高于不含纳米片的树脂插层后的115%。对于PEKC-PSPPP共混膜，也观察到纳米片改性对GIIC的显著提升。通过微观形貌分析机制表明，纳米片和增韧树脂之间的协同增韧作用有：（1）纳米片的引入改变了增韧树脂的溶解特性，保持了层间增韧结构，使裂纹扩展始终发生在增韧树脂层内部或两相界面；（2）纳米片在增韧树脂层界面的桥联作用提高了两相界面的粘结；（3）纳米片诱导了裂纹偏转，提高了增韧层树脂断面的粗糙度。上述的协同机制，尤其是新型机制（1）可为研制新型增韧材料和增韧结构以提高复合材料韧性性能提供有用的参考。