石墨烯改性白炭黑填料对天然橡胶性能的影响

白炭黑(主要成分为纳米SiO₂,nano-SiO₂)由于易于制取、绿色环保等优点,现被广泛用于橡胶补强中,但是白炭黑因为结构上的特点,导致其在橡胶中的分散性和补强能力比炭黑差。利用硅烷偶联剂改善白炭黑在橡胶中的分散性,并研究改性白炭黑和石墨烯(GE)的协同补强作用对天然橡胶(NR)的影响。使用助分散剂单宁酸(TA)修饰的石墨烯与使用硅烷偶联剂KH570改性的白炭黑通过迈克尔加成反应得到杂化填料(KS-TGE),与天然橡胶充分混合制得KS-TGE/NR复合材料。经过测试,白炭黑经过改性后不仅改善了其在橡胶中的分散性,并且其和石墨烯制得的杂化填料与天然橡胶共混后,天然橡胶的力学性能得到提升。与未改性的nano-SiO₂/NR相比,改性后的复合材料拉伸强度最高提升36.3%,断裂伸长率最高提升79.5%,此外KS-TGE/NR仍能保持优异的弹性和动态力学性能。     

基于分子动力学的α-SiO2晶体力学性能

采用分子动力学方法, 结合Tersoff势函数, 模拟α-SiO₂晶体在应变加载下的力学性能, 并考察温度对α-SiO₂力学性能的影响. 结果表明: α-SiO₂在常温加载过程中经历了弹性变形、 塑性变形及断裂变形3个阶段, 获得的屈服强度为22.6 GPa, 断裂强度为36 GPa； 在塑性变形阶段观察到α-SiO₂从晶相向非晶转化的相变过程; 随着温度的升高, α-SiO₂的屈服强度和弹性模量逐渐降低； 温度越高断裂应力和断裂应变越低, α-SiO₂晶体在高温单轴加载下易出现断裂.     

基于分子动力学的 α‐SiO2 晶体力学性能

采用分子动力学方法, 结合Tersoff势函数, 模拟α-SiO₂晶体在应变加载下的力学性能, 并考察温度对α-SiO₂力学性能的影响. 结果表明: α-SiO₂在常温加载过程中经历了弹性变形、 塑性变形及断裂变形3个阶段, 获得的屈服强度为22.6 GPa, 断裂强度为36 GPa; 在塑性变形阶段观察到α-SiO₂从晶相向非晶转化的相变过程; 随着温度的升高, α-SiO₂的屈服强度和弹性模量逐渐降低; 温度越高断裂应力和断裂应变越低, α-SiO₂晶体在高温单轴加载下易出现断裂.     

WO3/石墨烯的湿化学法制备及其室温光激发甲苯气敏性能

采用简单的低温化学合成法成功制备出WO₃/石墨烯纳米复合材料,该材料在室温下表现出极佳的光激发甲苯气敏性能。结果表明:石墨烯的加入会使WO₃片层尺寸减小到300 nm左右,同时会组装成球状结构。在复合材料中石墨烯与WO₃会以化学键结合,有效降低WO₃中氧空位的浓度。在蓝光激发下,WO₃/石墨烯复合材料对100 mL/m3甲苯的气敏响应性能比WO₃材料提高了3.3倍。该甲苯传感材料在易爆、易燃和有毒环境中有很好的应用前景。     

不饱和树脂/石墨烯复合材料的制备及性能

采用球磨法制备不饱和聚酯树脂/石墨烯纳米复合材料,并对其力学性能、动态力学性能和导电性能进行研究.结果表明:石墨烯微片经过球磨被剥离成厚度低于5层的石墨烯;制备的不饱和聚酯树脂石墨烯复合材料与纯的不饱和聚酯树脂相比,当石墨烯的质量分数为0.5%时,复合材料的拉伸强度、杨氏模量、弯曲强度均达到最大值,分别提高44.99%,47.67%和55.08%;复合材料的冲击性能基本不受石墨烯加入的影响;且复合材料的渗滤阀值为6%.     

石墨烯/弹性体纳米复合材料研究进展

石墨烯材料由于其超薄的纳米片层结构,优良的导热、导电功能特性,在弹性体复合材料领域已经取得了众多的应用,并赋予了橡胶复合材料更强的动静态力学性能以及导电导热等功能性。本文从石墨烯的制备开始,重点综述了石墨烯的制备及表面修饰,石墨烯/弹性体制备方法,以及复合材料的各项性能,并阐述了三者之间的相互关联。最后提出了石墨烯/弹性体纳米复合材料领域未来应关注的科学和技术问题。     

具有优异抗渣性能的CA6/AlON复合材料的制备研究

六铝酸钙(CA₆)作为一种具有优异综合性能的高温陶瓷备受关注。然而，CA₆独特的磁铅石结构容易导致晶粒各向异性生长形成板片状，不利于CA₆烧结致密化，当用作钢包内衬耐火材料时易因气孔率高导致其耐熔渣侵蚀和渗透能力下降。因此，提高CA₆的烧结致密性是目前亟需解决的问题。已有研究表明，第二相的加入是提高材料致密化的有效方法之一。受此启发，本文分别采用一步法和两步法在CA₆中加入不同量的AlON来提高CA₆的致密度进而提升其抗渣性能。其中，以Al₂O₃、CaCO₃和Al的混合物为原料的一步法制备过程中容易形成AlON团簇，最终导致CA₆/AlON复合材料孔隙率偏高。采用两步法时，先分别制备CA₆和AlON，然后将两者混匀并再次进行烧结，可形成CA₆和AlON均匀分布的复合材料。进一步通过实验优化，两步法中AlON的最佳添加量被确定为10wt%。在此条件下，CA₆/AlON复合材料的显气孔率(20%)相较于纯CA₆(29%)得到了明显改善。最后，以纯CA₆为对照组的试验表明，采用两步法制备的CA₆/AlON复合材料具有更好的抗熔渣腐蚀性能。原因主要有以下两个方面:（1）AlON的加入会在很大程度上减少CA₆/AlON复合材料的孔隙率，并且会降低复合材料在熔渣中的润湿性；（2）AlON会被熔渣释放的O2?离子氧化生成Al₂O₃，Al₂O₃与Ca2+和O2?离子发生反应，形成致密连续的CA₂层，可有效抑制熔渣的进一步渗透和腐蚀，从而提高CA₆/AlON复合材料的抗渣性能。     

NiCo2O4纳米材料在柔性超级电容器领域的研究进展

轻质、超薄、柔性和高性能的超级电容器是柔性超级电容器研究的目标,尖晶石结构NiCo₂O₄因其理论比电容高、成本低、电化学活性高,是柔性超级电容器电极材料领域的热点材料。近些年,为获得性能优异的柔性超级电容器,人们针对NiCo₂O₄基纳米材料开展了大量研究。主要从NiCo₂O₄基纳米材料的柔性导电基底的制备和选择、材料形貌调控及形成复合材料等提升材料性能的角度探讨NiCo₂O₄基柔性电极材料的研究进展,以期对后续研究提供参考。     

Al2O3界面修饰单向纤维C/C复合材料组织结构及其力学性能

为了缓解C/C复合材料脆性,利用勃姆石溶胶对单向碳纤维预制体进行处理,在纤维表面制备了Al₂O₃涂层.使用自制的热梯度化学气相沉积(TG-CVI)设备对预制体进行致密化,得到致密的C/C复合材料.通过高温热处理进一步调节界面的结合强度和基体碳的石墨化程度.利用排水法测试复合材料的密度,万能材料试验机测试其拉伸性能,采用可视化石墨烯片层技术(VGT)对试样进行处理,使用偏光显微镜(PLM)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)分别研究复合材料的微观组织、界面和断面形貌、以及物相组成.结果表明：涂覆Al₂O₃涂层的C/C复合材料在沉积后期转变为粗糙层(RL)织构.经过高温热处理后,碳基体的石墨化程度提高,改变了C/C复合材料的断裂机制.由复合材料最初的脆性断裂向拟延性转变,延伸率提高.C₍f(Al₂O₃))/C-3样品的峰值应力达到了77.3 MPa,延伸率达到了15%.     

石墨烯/聚合物纳米复合材料研究进展

 石墨烯是由单层碳原子通过共价键结合形成的二维片层状结构,是一种新型碳类纳米材料,具有优异的力学、电学和热学等性能,被认为是一种非常有前景的材料,近年来广泛用于改性各种聚合物。本文回顾了石墨烯/聚合物纳米复合材料的制备方法、性能和应用现状;综述了石墨烯/聚合物纳米复合材料的强度、刚度、韧性、电学和热学等性能的研究进展。主要内容包括石墨烯改性聚合物常见的3种制备方法(溶液共混、熔融共混和原位聚合)及其对石墨烯在聚合物基体中分散性的影响,石墨烯/聚合物纳米复合材料力学性能变化规律与作用机理,石墨烯微观结构等因素对材料热学性能以及导电阈值的影响等;讨论了石墨烯/聚合物纳米复合材料的潜在应用和面临的挑战和机遇,并展望了其低成本产业化的发展前景。     

水解反应法合成核壳结构聚丁二烯/二氧化硅杂化材料

利用先末端氯硅烷化线形活性阴离子聚丁二烯,然后水解的方法合成了聚丁二烯/二氧化硅(PB/SiO₂)杂化材料,采用红外光谱、GPC和TG分析了PB/SiO₂杂化材料的结构及性能,并用激光粒度仪、TEM、HRTEM分析了PB/SiO₂杂化材料的微相结构,最后对合成PB/SiO₂ 杂化材料的影响因素进行了研究。结果表明：合成的PB/SiO₂杂化材料是具有核壳结构纳米尺寸的颗粒,颗粒尺寸在100nm左右;延长反应时间、减小聚丁二烯分子量及减小SiCl₄ 加入量可使产物中PB/SiO₂杂化材料的摩尔分数增加;H₂O与—Cl 的物质的量之比为2时,产物中PB/SiO₂杂化材料的摩尔分数最大。     

MnO2/石墨烯复合材料的制备及其电化学性能研究

我们以KMnO₄和石墨烯为原料,通过微波法、水热法和乙醇还原法制备了MnO₂/石墨烯复合材料,利用高分辨扫描电子显微镜（SEM）对样品的微观形貌进行了表征分析,并将所得复合材料制备成电极片,组装成超级电容器,采用恒电流充放电（GCD）、循环伏安（CV）、交流阻抗（EIS）在两电极体系下对电极材料进行电化学性能测试。实验结果表明,乙醇还原法所制得复合材料的微观形貌最好,其质量比电容最大可达180.54 F/g。     

热氧老化时间对HDPE/Na2SO4复合材料性能的影响

探究了120℃温度下不同热氧老化时间对高密度聚乙烯(HDPE)/硫酸钠(Na₂SO₄)复合材料性能的影响，通过扫描电镜(SEM)、力学性能测试、热失重分析(TG)、差示热量热分析(DSC)、非等温结晶动力学模型(Jeziorny方程)以及热降解动力学模型(Kissinger方程、Flynn-Wall-Ozawa方程、Coats-Redfern方程)等表征方式分析了添加抗氧化剂1010前、后不同热氧老化时间对HDPE/Na₂SO₄复合材料力学性能、结晶性能、热稳定性能以及降解动力学、结晶动力学的综合影响。结果表明：随着热氧老化时间的增加，HDPE/Na₂SO₄复合材料的力学性能、结晶性能、热稳定性均下降(复合体系失效方式是HDPE/Na₂SO₄复合材料内部开裂所致),添加抗氧化剂1010后，同一老化时间下，HDPE/Na₂SO₄复合材料的热稳定性、力学性能以及结晶速率和结...     

Nb和TiB2对ZrB2基复合陶瓷材料组织及性能的影响

利用气压辅助烧结法制备ZrB₂基复合陶瓷材料,借助力学性能测试、XRD、SEM等探究了添加Nb与TiB₂对所制材料烧结行为、力学性能及抗氧化能力的影响。结果表明,金属Nb在烧结过程中发生塑性形变促使ZrB₂颗粒重排,同时破坏B—B共价键促进物质扩散,改善了材料的烧结及力学性能,但也造成材料高温抗氧化性能下降。进一步引入TiB₂能提高陶瓷材料的力学性能,且反应生成的ZrTiO₄有利于形成抗氧化保护层以提高材料的高温抗氧化能力。     

石墨烯/二氧化锆纳米复合材料的制备及其防腐性能研究

采用静电吸附与水热法制备一种石墨烯/二氧化锆（rGO/ZrO₂）复合材料,将所制备的rGO/ZrO₂作为填料加入环氧树脂涂料中,得到环氧复合防腐涂料。通过X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）及红外光谱（FI-IR）分析rGO/ZrO₂的结构及微观形貌,采用电化学阻抗谱（EIS）分析rGO/ZrO₂环氧涂层的防腐性能。结果表明：ZrO₂纳米颗粒均匀分散在rGO上,平均粒径约为5~10 nm;与纯环氧涂层、rGO环氧涂层、ZrO₂环氧涂层相比,rGO/ZrO₂环氧涂层的防腐性能最好,其阻抗值为7.00 GΩ·cm²。     

化学法制备石墨烯对环氧树脂导电性能的影响

通过化学氧化热解膨胀还原法制备了石墨烯,并对石墨烯的化学结构及微观形貌进行表征.将自制的石墨烯以及商业级的碳纳米管、富勒烯、石墨分别作为纳米导电填料加入到环氧树脂中,考察不同碳纳米材料对环氧树脂导电性能的影响.结果表明:所制备的石墨烯是不同于氧化石墨烯和热解膨胀石墨薄层的单层或少数层的二维材料;当石墨烯体积分数为0.25%时,复合材料的电导率发生渗流突变,而当体积分数增大到0.50%时,其电导率为2.02×10-7 S·m-1,导电性能得到显著增强.     

NiCo2O4/RGO复合材料的制备及其电化学性能

采用两步水热法制备NiCo₂O₄/RGO复合材料,并对其电化学性能进行研究.研究结果表明,当电流密度为1 A/g时,NiCo₂O₄/RGO复合材料的比电容高达2 332.40 F/g,约是NiCo₂O₄材料的3倍,当电流密度增加至10 A/g时,其比电容还能保持为1 127.22 F/g,表现出优异的倍率性能.这归因于复合材料特殊的多孔蓬松结构,有效增加了材料的比表面积,NiCo₂O₄的比表面积为56.488 0 cm²/g,而NiCo₂O₄/RGO复合材料的比表面积高达188.604 2 cm²/g,能够提供更多的反应活性位点,同时RGO能够有效提高材料的导电性,两者之间的协同作用使得电化学性能大幅提升.     

钛碳化硅陶瓷材料的研究进展

三元层状化合物钛碳化硅是一种结合金属和陶瓷性能的新型金属陶瓷,它具有较高的力学性能、优良的耐磨损性能、导热导电性能、良好的耐腐蚀和抗高温氧化性能等,被广泛应用于机电、化工、冶金和航空航天等领域。该文首先综述了Ti₃SiC₂材料的结构、制备方法,其次对Ti₃SiC₂材料的制备工艺、力学性能等进行了介绍,最后对Ti₃SiC₂材料未来研究方向进行了展望。     

α-Fe2O3/CuO/rGO非均相芬顿催化剂的制备及其降解苯酚的性能

采用改进的Hummers法制得氧化石墨烯(GO),与FeSO₄在120 ℃下回流还原,再通过浸渍Cu(NO₃)₂、煅烧得到α-Fe₂O₃/CuO/rGO非均相芬顿催化材料,并对材料进行扫描电子显微镜(SEM)表征和X射线粉末衍射(XRD)分析.以苯酚为目标污染物,研究α-Fe₂O₃/CuO/rGO复合材料对苯酚的催化降解性能.结果表明:在pH=5.8,双氧水的初始浓度为40 mmol/L,催化剂投加量为1.0 g/L条件下,降解90 min时,α-Fe₂O₃/CuO/rGO对0.1 g/L苯酚的去除率达到100%;在降解180 min时TOC的去除率约70%,说明α-Fe₂O₃/CuO/rGO对苯酚有较高的矿化效率,是一种具有应用前景的芬顿催化剂.     

石墨烯/Cu基复合材料的制备及摩擦学性能研究

利用原位还原技术制备了Cu/石墨烯基纳米复合材料.以纳米Cu/石墨烯基复合微粒为原料,利用球磨技术将Cu/石墨烯基复合微粒与Cu粉复合.利用冷压成型技术制备石墨烯/Cu基复合材料,得到目的产物.利用高速环块摩擦磨损试验机考察目的产物的摩擦学性能,发现石墨烯的加入提高了材料的减摩性能.