石墨烯在强化传热领域的研究进展

 石墨烯是一种单原子层厚度的二维平面碳纳米材料,具有超高的载流子迁移率、高热导率等特性。本文综述目前石墨烯在强化传热领域的研究进展,包括石墨烯热导率的测试方法,以及石墨烯在纳米流体、热界面材料、高导热复合高分子材料方面的应用,并对未来石墨烯的研究方向进行展望。     

石墨烯复合高性能聚乙烯醇纤维的制备方法

高性能纤维的发展是一个国家化工实力的体现。石墨烯作为一种颠覆性新材料,其自身具有超高的力学性能和二维片层特性,将石墨烯与聚合物进行复合制备高性能复合材料已成为近年来的研究热点。本文通过对原料、纺丝、热处理等工序的研究,论述了石墨烯复合高性能聚乙烯醇纤维的制备方法。     

高导热石墨烯/萘甲醇复合薄膜的制备及其在LED上的应用

石墨烯由于具有超高的导热性能,在热管理上有着广阔的应用前景。从修复结构缺陷出发,以氧化石墨烯为原料,有机小分子萘甲醇为修复剂,采用蒸发自组装法制备氧化石墨烯/萘甲醇(GO/NMT)复合薄膜,然后经过高温石墨化得到石墨化–石墨烯/萘甲醇(g-GO/NMT)薄膜。通过SEM、FT-IR、XRD、拉曼对制备的复合薄膜进行结构分析,并对其导热性能进行测试,当NMT的添加量为15%时,薄膜热导率达856.476 W/(m·K ),比石墨化–石墨烯(g-GO)薄膜的热导率提高了35%;通过对商用LED灯芯实际散热进行测试,g-GO膜的表面温度高达33.7 ℃,而g-GO/NMT复合膜的温度较低,仅为31.5 ℃。研究结果表明,g-GO/NMT复合膜具有更好的散热性能和更有效的热管理能力。     

高导热石墨烯/萘甲醇复合薄膜的制备及其在LED上的应用

石墨烯由于具有超高的导热性能,在热管理上有着广阔的应用前景。从修复结构缺陷出发,以氧化石墨烯为原料,有机小分子萘甲醇为修复剂,采用蒸发自组装法制备氧化石墨烯/萘甲醇(GO/NMT)复合薄膜,然后经过高温石墨化得到石墨化–石墨烯/萘甲醇(g-GO/NMT)薄膜。通过SEM、FT-IR、XRD、拉曼对制备的复合薄膜进行结构分析,并对其导热性能进行测试,当NMT的添加量为15%时,薄膜热导率达856.476 W/(m·K ),比石墨化–石墨烯(g-GO)薄膜的热导率提高了35%;通过对商用LED灯芯实际散热进行测试,g-GO膜的表面温度高达33.7 ℃,而g-GO/NMT复合膜的温度较低,仅为31.5 ℃。研究结果表明,g-GO/NMT复合膜具有更好的散热性能和更有效的热管理能力。     

厦门市石墨烯产业发展调研报告

正石墨烯简介石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体,具有超薄、超轻、强度最高、超高比表面积、优异的导电、导热和透光等特性,可广泛应用在能源、复合物、散热器、屏障、粘结剂、半导体及TCO(透明导电膜)等领域,如图1所示。     

纳米SiO2部分取代氧化石墨烯作为水基润滑添加剂在镁合金/钢界面的摩擦学性能研究

氧化石墨烯是一种摩擦学性能优异的水基润滑添加剂,近年来受到国内外学者的广泛关注。然而,高的生产成本限制了氧化石墨烯的广泛应用。因此,本文拟采用成本低廉,润滑性能优异的纳米SiO₂部分取代氧化石墨烯制备氧化石墨烯/SiO₂复合水基润滑液,采用摩擦磨损试验机研究两种纳米材料在去离子水中的比例对镁合金/钢体系中摩擦系数和磨损体积的影响。结果表明,在本文测试条件下氧化石墨烯/SiO₂复合水基润滑液相对于纯氧化石墨烯水基润滑液和SiO₂水基润滑液具有低的摩擦系数。针对承载能力测试,所有的润滑液在载荷1 N和3 N的测试条件下具有低的磨损体积。随着载荷的增加,不同润滑液的抗磨损性能具有较大的差别。在载荷5 N和8 N的测试条件下,氧化石墨烯/SiO₂复合水基润滑液的磨损体积相对于纯氧化石墨烯水基润滑液分别下降了50.5%和49.2%。氧化石墨烯/SiO₂复合水基润滑液在严苛的摩擦实验测试条件下相对于纯氧化石墨烯水基润滑液磨损体积下降了46.3%。实验结果为镁合金碳基复合水基成形润滑液的设计和制备提供了新的思路。     

高能GO/ TiO2制备及其光催化反渗透浓水性能

为高效率处理反渗透浓水,采用改良Hummers法、水热合成法制备具有良好的吸附以及光催化性能的氧化石墨烯/具有高能暴露面二氧化钛纳米复合材料（GO/TiO2）,通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）表征其微观形貌和物相组成;并以模拟反渗透浓水探究其性能、较佳反应条件及具有协同效应。结果表明,纳米材料中二氧化钛粒子的高能暴露面增多,有助于有效地提高其光催化活性,粒子的晶化度有所增加且均匀附着在氧化石墨烯表面,不仅增大了粒子的比表面积,还降低了二氧化钛粒子的宽带隙能,有助于提高其光催化效率;同时,由于氧化石墨烯接收的二氧化钛受激发释放的光生电子的存在,氧化石墨烯对重金属离子的静电吸附能力显著增强,提高了氧化石墨烯去除重金属离子的效率;所制备的氧化石墨烯/具有高能暴露面二氧化钛纳米复合材料具有良好的处理反渗透浓水性能,氧化石墨烯含量为80 mg的纳米复合材料与pH调节至4的模拟反渗透浓水在室温下避光搅拌3 h、光催化反应1.5 h为较佳反应条件,该纳米复合材料的Pb2+、Cd2+、Cr6+去除率分别为32.2%、19.8%、11.7%,具有协同效应。     

石墨烯杂化钛酸管复合光催化剂的制备与表征

以化学法还原的石墨烯和纳米TiO2为原料,采用水热法制备出一系列具有良好可见光活性的石墨烯 钛酸管复合光催化剂,并研究石墨烯含量和水热温度对其光催化性能的影响.结果表明：当石墨烯质量分数为5%时,复合光催化剂的催化活性最佳;采用较低水热温度制备出的复合光催化剂具有更大的比表面积和更优异的催化性能,其比表面积为一般石墨烯 TiO2复合光催化剂的10倍;在可见光照射条件下,其降解罗丹明 B的速率常数可达8.76×10-2 min-1,远高于文献报道的TiO2类光催化剂降解的速率常数;其可见光活性来源于石墨烯的敏化作用.     

龙晟科技:创造改变世界的技术与产品

<正>在野外工作或休闲时,你穿的衣服可以直接给手机充电;在时装周走秀场上,模特的衣服可以发光变色熠熠生辉;戴上血压检测仪可以随时随地采集个人健康数据……这些新的颠覆性技术正在逐步地改变人们的生产或生活方式,而这些技术的产生与应用均与石墨烯产业息息相关。石墨烯具有强度超高、导电性极强、导热性极强、透光性极高、比表面积大等物理特性,正是这些"极端"的物理性质让石墨烯产业化应用前景十分广阔。     

两类异质结构中光生电荷分离效率与光电性质

首先制备Cu4Bi4S9纳米带与石墨烯不同比例复合体系(CBS-graphene),其中石墨烯质量分数分别为:0.4%,0.8%,1.2%,1.6%,2.0%和2.4%.以α-Fe_2O_3为电子受主,CBS和CBS-graphene为电子施主,制备成α-Fe_2O_3/CBS、α-Fe_2O_3/CBS-graphene两类异质结构及体相异质结太阳能电池.XRD检测结果表明,异质结两组分都达到了良好的结晶状态;而且,两类复合体系都呈现出了复合结构的光吸收特性,但光吸收性质无明显差异.对于CBS-graphene,随着石墨烯含量逐步增加其光伏性质逐渐增强,当石墨烯质量分数为1.6%时达到最佳光伏响应强度,此后其光伏性质逐渐减弱.稳态和电场诱导表面光电压谱表明两类异质结都具有优越的光伏性质,但α-Fe_2O_3/CBS-graphene呈现出明显优于α-Fe_2O_3/CBS的光伏响应.基于石墨烯质量分数为1.6%,α-Fe_2O_3/CBS和α-Fe_2O_3/CBS-graphene两类体相异质结太阳能电池最高光电转换效率分别为3.1%和6.8%.从异质结厚度、能级匹配、石墨烯导电网络以及优越的电子传输特性几个方面,详细讨论了光生电荷分离的影响因素及光生电荷传输动力学.     

石墨烯薄膜的化学气相法制备及光、电特性研究

利用化学气相沉积方法制备了石墨烯薄膜,并研究了其光电特性。以乙醇做反应原料、氩气作为携载气体,在873 K、973 K、1 073 K的温度下合成石墨烯薄膜。应用光学显微镜观察,发现在1 073 K时能够制备大面积均匀、平整光滑的石墨烯薄膜。纳曼光谱分析结果表明:制备的石墨烯薄膜出现2 650 cm-1的石墨烯的特征峰-D强峰,同时该峰强度随温度的升高而迅速增强,说明低温不能使沉积的碳原子有效的石墨化为石墨烯,而较高的温度有助于乙醇分解并石墨化为石墨烯薄膜。在1 073 K时沉积的石墨烯薄膜具有良好的光、电特性,其电子迁移率可以达到104 cm2.(V.s)-1,光透射率达97%,因此,可用于制备石墨烯晶体管、太阳能电池等光电子器件。     

石墨烯纳米复合物的制备及其可见光催化性能

采用水热法制备出TiO_2及其TiO_2/石墨烯纳米复合物,通过XRD、SEM、TEM等对材料晶型、TiO_2纳米颗粒在体系中的微观结构及分散状态进行了表征,利用紫外-可见漫反射谱对材料在可见光区的响应进行了研究,并通过在可见光照射下降解甲基橙溶液评价了TiO_2/石墨烯纳米复合物具有比纯TiO_2更高的光催化活性.结果表明,水热反应温度为200℃,反应时间为24h制备出的TiO_2/石墨烯纳米复合物具有最高的可见光催化活性,当TiO_2/石墨烯纳米复合物在12mg/L甲基橙溶液中的投入量为1g/L时,在3min内的降解率达99.9%.     

基于石墨烯电光特性的多功能超材料吸波体设计

本文利用石墨烯的电光特性设计了一种可见光透明且振幅可调的超材料吸波体.首先通过商业软件CST Microwave Studio 2011模拟了石墨烯费米能级为0.5 eV时,介质层厚度对吸波体吸收特性的影响,仿真结果表明,介质层厚度从1.3 mm增加到1.6 mm,吸波体的中心频率从84 GHz红移到67 GHz,且吸收率几乎不变;其次模拟了介质层厚度为1.5 mm时,石墨烯费米能级对吸波体吸收特性的影响,仿真结果表明,通过改变电压来改变石墨烯的费米能级可以使吸波体实现振幅可调的功能,其调制深度可达47.9%左右,并且通过仿真证实了该吸波体还具有极化不敏感及入射角度不敏感的特性;最后对该吸波体表面电流分布及内部的空间电场进行仿真与分析,并阐述了其电磁吸波及振幅可调的机理.该超材料吸波体不仅具有超高的电磁波吸收率,并且具有可见光透明和振幅可调的功能,在隐身、探测和通信等领域具有潜在的应用价值.     

壁纸固载石墨烯/TiO2降解甲醛及动力学研究

以溶剂热法制备的石墨烯/TiO_2复合光催化剂,采用涂布法将石墨烯/TiO_2固载于无纺布壁纸表面,研究石墨烯/TiO_2的固载量、甲醛初始质量浓度及空气相对湿度对甲醛降解的影响,并对其光催化降解动力学进行探讨.结果表明:在光照4 h的条件下,当石墨烯/TiO_2固载量为2 g·m-2、甲醛初始质量浓度为0.40 mg·m~(-3)、空气相对湿度为58%时,甲醛降解率可达86%;石墨烯/TiO_2对甲醛的降解效果优于商品化TiO_2(P25);石墨烯/TiO_2对甲醛的光催化降解过程服从一级反应动力学方程.     

原位聚合制备聚苯胺/石墨烯导电复合材料的工艺

采用盐酸（HCl）为掺杂酸、以聚乙烯基吡咯烷酮（PVPK90）为空间稳定剂,在过硫酸铵（APS）氧化体系中通过原位聚合制备了聚苯胺/石墨烯导电复合材料。该方法制备的聚苯胺/石墨烯复合材料导电性能好,聚苯胺尺寸大小均一、形貌规整。实验结果表明,当石墨烯的添加量为7%（质量分数）时,聚苯胺/石墨烯复合材料的电导率较纯聚苯胺的提高了2个数量级。另外,对原位聚合制备聚苯胺/石墨烯复合材料的制备工艺进行了优化。对制备工艺进行优化后,在石墨烯添加量为1%（质量分数）时,聚苯胺/石墨烯复合材料的电导率较纯聚苯胺提高了一个数量级,在提高复合材料导电性的同时简化了加工工艺,大大提高了生产率,具有可靠的实用价值。     

石墨烯微片对放电等离子烧结制备铜基摩擦材料性能的影响

采用放电等离子烧结技术(spark plasma sintering,SPS)制备铜基粉末冶金摩擦材料,研究石墨烯微片含量对铜基粉末冶金摩擦材料物理性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明：当石墨烯微片质量分数低于4%时,材料的密度、孔隙率和抗剪切强度随石墨烯微片含量的增加而升高;当石墨烯微片质量分数超过4%后,材料的密度、孔隙率及抗剪切强度随石墨烯微片含量的增加而略微减小;石墨烯微片质量分数为4%时,铜基粉末冶金摩擦材料具有最优的摩擦性能,此时其布氏硬度为82,剪切强度为98.73 MPa。     

石墨烯三维多孔凝胶在超级电容器中的应用研究

通过液相法制备了石墨烯和纳米碳酸钙复合材料,经过高温煅烧及酸洗得到石墨烯三维凝胶结构。通过扫描电镜图片发现所得到的石墨烯凝胶具有均匀、丰富的孔道结构,比表面积测试表明其比表面积高达513 m~2/g,经过恒流充放电测试发现这种三维多孔石墨烯凝胶具有较好的电容性能。     

基于石墨烯/纳米ZrO2复合膜修饰电极测定苹果中残余对硫磷的研究

石墨烯作为“明星材料”,具有高导电性和高比表面积;二氧化锆对磷酸基团具有很好的吸附作用.将石墨烯和纳米二氧化锆分散液修饰到电极表面制备成一种纳米石墨烯/纳米ZrO2复合膜修饰的对硫磷电化学传感器,并对修饰剂的浓度、支持电解质的选择、溶液pH值、富集时间和富集电位等实验条件进行了优化.由于复合膜修饰电极综合了石墨烯的高导电性与纳米ZrO2的强吸附能力,对硫磷在修饰电极表面表现出富集时间短、电子转移速率快的特点.差分脉冲伏安法分析结果显示对硫磷在传感器上的氧化峰电流与其浓度在0.05～30 μmol·L－1范围内呈良好的线性关系,检测限达20 nmol·L－1.用加标回收法测量苹果样品中对硫磷含量,回收率为99.1%～103.6%.     

石墨烯对气体吸附的研究进展

介绍了石墨烯的发现过程以及这种材料独特的网络状孔隙结构、较大的比表面积、较高的表面活性等性质,重点介绍了近年来国内外在石墨烯对气体吸附方面的研究进展,从实验和理论两个方面研究了石墨烯对CO2,NO2,NH3等气体的吸附性能,验证了石墨烯对气体具有较好的吸附作用,将石墨烯作为气敏材料用于气体传感器是未来的发展趋势。     

相转移法制备高性能石墨烯/环氧树脂复合材料

通过水合肼还原1-乙烯基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐(IL)修饰的氧化石墨烯(GO)得到IL修饰的还原氧化石墨烯(IL-rGO),以1-(环氧乙烷-2-基甲基)-1H-吲哚为相转移剂,利用阳离子-π辅助的相转移法将IL-rGO引入到环氧树脂中,采用三乙烯四胺为固化剂,制备了石墨烯/环氧树脂复合材料。利用紫外-可见吸收光谱、拉曼光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜和拉伸试验等对复合材料的结构、形貌和机械性能进行了表征。结果表明：当IL-rGO的掺杂质量分数为0.3%时,复合材料具有最优的力学性能,拉伸强度为96.0 MPa,断裂伸长率为11.1%,与纯环氧树脂相比,分别提高了77%和141%。