搅拌铸造法制备石墨烯增强铝基复合材料的组织和力学性能研究

石墨烯增强铝基复合材料满足轻量化用材的同时兼具良好的力学性能,是一种极具应用前景的复合材料。通过粉末混合、压坯和热还原,制备了含石墨烯的预制块,并将其作为中间体在搅拌铸造过程中加入,成功制备了石墨烯增强铝基复合材料。通过扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线衍射仪等表征了复合材料的微观组织结构;通过力学性能测试,研究了石墨烯含量对复合材料力学性能的影响。表征结果表明,搅拌铸造法制备的石墨烯增强铝基复合材料中石墨烯结构完整,复合材料的晶粒得到明显细化。拉伸试验表明,石墨烯质量分数为0.4%的铝基复合材料的综合力学性能最佳,抗拉强度、屈服强度和维氏硬度分别较同条件下制备的纯铝提高了55%、47%和63%。断裂机制研究结果表明,随着石墨烯含量的增加,复合材料由韧性断裂转变为脆性断裂。     

石墨烯的制备、表征研究进展

石墨烯由于独特的单原子层二维结构及优异的性能,引起了众多学者研究兴趣,在材料、电子、化学、能源、生物医药等众多领域具有广阔的应用前景.通过查阅大量相关文献,总结了石墨烯的各种制备方法及其优缺点,概述了石墨烯的表征方法,展望了石墨烯巨大的应用空间,展示了石墨烯的研究方向,为后续研究石墨烯的工作提供了可借鉴的思路.     

石墨烯纳米复合材料的制备及其电化学生物传感应用研究进展

作为单原子厚度的二维碳原子材料,石墨烯由于其特殊的结构和理化性能而成为目前碳基材料中的一个研究热点。为了进一步拓宽石墨烯的应用范围和提高石墨烯的应用能力,需要对石墨烯或其衍生物进行功能化修饰。本文主要综述了石墨烯的功能化方法及功能化石墨烯基纳米复合材料在电化学生物传感应用领域的研究进展。     

中科院大连化物所研发石墨烯基柔性化超级电容器

正中科院大连化物所研究员吴忠帅带领二维材料与能源器件研究团队,在柔性化、微型化石墨烯基超级电容器研究方面取得新进展,成功获得了二维噻吩纳米片与石墨烯叠层结构复合薄膜,并应用于高性能、柔性化、微型化超级电容器。相关成果近日发表于《先进材料》。研究团队将甲烷等离子体还原技术和光刻微加工技术相结合,制备出石墨烯基高功率平面微型超级电容器。该     

磁性氧化石墨烯对有机染料的吸附降解实验设计

通过共沉淀法制备了易分离的磁性氧化石墨烯二维纳米吸附材料,并将其用于有机染料的清除,设计了一个综合性实验。所制备材料通过傅里叶变换红外光谱、热重量分析法、粉末X射线衍射和扫描电子显微分析的方法对其进行表征确认。所制备磁性氧化石墨烯对有机染料的吸附清除能力通过测试其对亚甲基蓝的吸附来表征,并引入芬顿体系来评估其降解及回收利用性能。该实验设计可提升本科学生对二维纳米吸附材料的应用认知和环境保护意识,同时为其将来的科学研究奠定一定的基础。     

基于石墨烯的多维度材料构筑及性能研究进展

 石墨烯是碳原子以六角形密堆积形成的二维原子晶体,具有独特的物理化学性质,在电子器件、能源环境和生物医学等领域有着广阔的应用前景。石墨烯的可控制备和组装是其实现实际应用的前提条件。近年来,相继开发出一系列石墨烯自组装与结构调控的技术方法,得到了多种结构特异、组成丰富和性能独特的石墨烯基多维度结构。本文从水溶性的氧化石墨烯出发,综述从零维到三维一系列不同维度和尺度石墨烯的自组装行为和材料构筑策略。对石墨烯的不同组装结构进行系统分类,提出其多维度组装体系的概念。石墨烯的多维度组装体系,在微纳米尺度上包括零维度的石墨烯基纳米颗粒和一维的石墨烯纳米线,在宏观尺度上包括二维石墨烯薄膜和三维的宏观体结构,最后对相关研究领域的发展趋势进行了总结和展望,结合计算化学的相关结果,预测了一系列未开发的石墨烯自组装结构。     

氧化石墨烯制备及其结构表征

本文以不同类型的石墨为原料,采用密闭氧化法制备了氧化石墨,并通过超声剥离得到氧化石墨烯,利用氨肼还原法将氧化石墨烯还原得到石墨烯。讨论了不同类型石墨原料对所制备氧化石墨烯微观形貌的影响,并且利用高分辨率扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）对所制备的氧化石墨烯和石墨烯进行了结构表征,结果表明,在以不同类型石墨为原料所制备的氧化石墨烯中,50目天然鳞片制备的氧化石墨烯的微观形貌最好,呈波浪褶皱状。     

Ag/石墨烯复合涂层的制备及抗菌性能

首先用改进的Hummers法制备氧化石墨烯（GO）; 其次用原位还原法将银氨溶液中的Ag纳米粒子通过还原剂葡萄糖和GO复合, 获得Ag/GO胶体; 最后在真空干燥条件下得到Ag/GO涂层, 并用真空阶梯热还原技术制备Ag/还原氧化石墨烯(rGO)涂层. 利用X射线衍射、 扫描电子显微镜、 透射电子显微镜等方法对膜样品结构形貌进行表征, 并用润湿角测量仪和抑菌环方法分别检测样品的亲/疏水性和抗菌性能. 实验结果表明: 石墨烯基膜材料与基底结合较好, Ag纳米粒子在石墨烯片层间呈球形均匀分布, 粒径为20~50 nm; 纯GO和rGO膜表面未见菌落, 大肠杆菌与金黄色葡萄球菌均未出现有效抑菌环; 复合Ag纳米粒子后, 涂层的抑菌效果得到显著提高; 与Ag/GO复合膜相比, Ag/rGO复合膜呈更强的抗菌活性, 即低温退火有助于提高石墨烯基复合涂层的抗菌性能.     

石墨烯在沥青复合材料中的研究现状

将结构特殊、性能优异的二维碳纳米材料石墨烯应用于土木工程,可以全面提高工程材料性能,拓展石墨烯的应用领域。通过梳理近年来国内外土木工程领域石墨烯沥青复合材料研究现状和发展动态,发现在沥青中掺入石墨烯改善其路用性能,但缺乏相关研究,如石墨烯—沥青结构的精细表征、对石墨烯—沥青独特行为的微观作用机制、石墨烯—沥青及沥青混合料的关键行为特性变化规律、石墨烯—沥青复合材料体系。将石墨烯掺入70号沥青,采用宏观和微观的研究方法初步探索石墨烯沥青混合物。研究结果表明:石墨烯对沥青具有亲和性,能够被热沥青插层或剥离,形成以石墨烯片为基面的超分子结构;掺入石墨烯显著改善沥青行为特性尤其是低温性能。     

管式氧化石墨烯膜用于乙醇脱水过程

为了研究新型二维氧化石墨烯膜材料在乙醇脱水过程中的应用,采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,通过傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、热分析仪(TG-DSC)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)等表征氧化石墨烯的微结构及性质。以管式陶瓷超滤膜为支撑体,采用浸渍提拉法制备完整无缺陷的氧化石墨烯膜。结果表明:将所制备的氧化石墨烯陶瓷复合膜用于乙醇脱水过程,此膜对水分子表现出优先选择透过性。当原料液中水质量分数为10%,操作温度为60℃时,乙醇-水的分离因子可以达到36以上,渗透通量达到2.5 kg/(m2·h)。氧化石墨烯陶瓷复合膜可以操作100 h以上,并保持一定的分离性能,具有较好的稳定性。     

三维结构化石墨烯及其复合材料

石墨烯是由单层碳原子组成的新型二维碳纳米材料,因具有诸多优良的理化性质而广受关注.三维结构化石墨烯是通过对二维片状石墨烯材料进行弯曲、组装获得的一类结构材料,可有效调控石墨烯的电学、光学、化学、机械和催化特性.基于三维石墨烯及其复合材料构建的器件在储能、传感、催化等方面表现出更为突出的性能.因而,制备和应用三维石墨烯材料已经成为当前的研究热点.文中介绍了三维石墨烯及其复合材料的结构类型,并简要评述了目前三维石墨烯材料应用中所面临的挑战和发展前景.     

原位水热法合成石墨烯基纳米银及在导电胶中的应用

以环氧树脂为基体树脂添加导电材料组成的导电胶具有加工温度低、线分辨率小、对环境污染小等特点,是新型理想的电子封装互连材料,将具有较高导电性的石墨烯基纳米银掺杂在基体树脂中具有增加导电通路的作用。本研究在不添加表面活性剂等其他辅助试剂的反应环境中,用原位还原银氨溶液和氧化石墨烯获得石墨烯基纳米银复合材料,采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、Χ射线衍射仪和拉曼光谱仪对石墨烯基纳米银复合材料进行了形貌及结构表征,并将复合材料与银粉、环氧树脂基体掺杂制备导电胶,在150℃下固化2 h后,用四探针电阻率仪测试导电胶的电学性能。测试结果表明:平均直径为80 nm的纳米银粒子均匀的分散在石墨烯表面;当在基体树脂和银粉中添加0.2份复合材料后,制备的导电胶的电阻率降至1.4×10~(-4)Ω·cm,与未掺杂石墨烯基纳米银导电胶的电阻率2.2×10~(-4)Ω·cm相比,其电学性能明显提高。     

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。     

三维自组装石墨烯的细胞相容性研究

针对石墨烯的二维平面结构不利于细胞在材料上延伸生长和黏附的问题,通过水热法合成自组装石墨烯,搭建利于细胞生长和黏附的三维结构.利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外光谱、拉曼光谱、X线光电子能谱和接触角测试仪对样品的表面形貌、微观结构、化学键、原子组态和亲水性能进行测试,并通过形体外细胞实验研究了L929小鼠肺部成纤维细胞在材料上的黏附和增殖生长等行为.实验结果表明:自组装石墨烯具有孔径为1~3μm的孔洞,材料整体呈网状结构,为多层石墨烯片层的堆叠;样品中部分C元素分别与H和O元素结合生成多种官能团;三维自组装石墨烯的亲水性和表面细胞增殖生长情况均优于二维石墨烯,更适于作为组织支架促进细胞生长.     

石墨烯功能化纳米纤维空气净化材料研究进展

面向空气净化的应用需要,开发高效净化材料已成为研究热点之一,而功能化纳米纤维材料在高效空气净化领域展示出巨大的应用前景.石墨烯及其衍生物具有独特的二维结构和稳定的物化性质,有利于提高纳米纤维材料的综合性能.本文阐述采用混纺法、喷涂法、模板辅助法和交联法制备的石墨烯功能化纳米纤维材料间形貌与性能的差异,分析石墨烯的吸附、...     

石墨烯透明导电薄膜的研究进展

石墨烯是目前发现的唯一存在的二维原子晶体,在薄膜制备中具有很多优点,如高化学和机械稳定性、高透光率、良好的导电性、优异的柔韧性以及原料廉价等,因而被认为是制备透明导电薄膜最有前途的材料之一.文中主要针对单层石墨烯的制备以及石墨烯基透明导电薄膜的研究进展进行综述,并对其发展前景进行展望.     

棉花状石墨烯负载硫化锌纳米颗粒的制备及光催化性能研究

采用喷雾干燥法制备了棉花状石墨烯负载硫化锌复合物,扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）分析表明,石墨烯形成了棉花状微米结构且硫化锌均匀负载在其表面,对其成形机理进行了分析。光催化实验结果表明,这种复合物在紫外光照射下60 min能够分解81.9%的甲基橙。这种新型的复合物在水污染处理中具有广泛的应用前景。     

SUDEI-CuS混凝构筑球的制备及表征

以适量的月桂酸硫脲咪唑啉季铵盐（SUDEI）为表面活性剂,采用溶剂热法在NN二甲基甲酰胺（DMF）/乙二醇中140℃反应24h,制备出了花状的SUDEI-CuS混凝球。通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射分析仪（XRD）与UV-Vis等进行了表征,对SUDEI-CuS混凝球形成机理、结构的材料性能进行探索。同时发现SUDEI-CuS混凝球,具有较强的紫外可见吸收。     

单双层石墨烯的制备及电导特性调控

石墨烯二维材料有着优异的物理、化学特性,在多个科学领域展现出广阔的应用前景.采用化学气相沉积方法在Cu-Ni合金表面制备了二维石墨烯薄膜并揭示其生长机制;研究生长时间、温度等对石墨烯覆盖度和晶格质量的影响.通过优化生长条件,成功制备了大面积单层及具有强烈层间耦合作用的AB堆叠双层石墨烯薄膜.进一步运用表面沉积技术在单层石墨烯上构建零维Au团簇和二维Au薄膜,研究其对石墨烯电导特性的影响;并结合第一性原理计算,揭示Au的形态及覆盖度影响石墨烯电导特性的规律.据此制作了石墨烯场效应晶体管器件,通过精确控制Au的覆盖度,实现石墨烯电导类型和载流子浓度的有效调控,拓展了其在微电子领域的应用.     

二硫化钼的制备与结构表征

近年来,具有类石墨烯结构的二维材料过渡金属二硫化物(TMD)由于其优异的光学、电学等方面的性质被广泛关注。本文介绍了这类材料中典型代表二硫化钼(Mos_2),着重阐述了它的几种常见制备方法及分析其结构的表征方法,提出衬度光谱学为目前相对高效且不破坏样品结构的表征分析法,最后简述了其应用并展望了其发展趋势和所面临的挑战。