功能化石墨烯的性能与应用

石墨烯是一种具有独特二维晶体结构的新型碳纳米材料,具有优异的力学、电学、光学和热学性能,但是在溶剂中难以分散限制了其在很多领域的应用.功能化石墨烯提高了分散性,充分发挥了石墨烯的优良性能,在储能、生物医药、传感器和复合材料方面具有光明的应用前景.综述了石墨烯和功能化石墨烯的制备方法、优良性能及其各领域的应用.     

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、抑菌、光催化功能在不同空气净化体系中的作用机制,探讨具有多级结构的石墨烯功能化纳米纤维材料在空气净化领域应用的可行性,并指出今后应重点关注如何实现多层次结构的石墨烯功能化纳米纤维材料的可控制备及其孔隙形貌的精准调控,开发具有良好适用性的石墨烯功能化纳米纤维空气净化材料。     

氧化石墨烯的表面处理及其在生物医学领域的应用

氧化石墨烯（graphene oxide, GO）表面具有丰富的含氧基团。通过共价键结合、疏水作用、氢键作用等吸附药物和其他大分子对GO表面微观结构的修饰可提升其实用性。尤其是对生物相容性的增强使得功能化的GO可以在临床医学领域得到广泛应用。介绍了GO表面处理的原理,总结了近几年国内外研究人员在GO表面修饰方面的研究进展,归纳了修饰后具有优异性能的功能化氧化石墨烯（functionalized graphene oxide, FGO）在生物医学领域中的广泛应用,包括疫苗载体、癌症治疗、药物输送和基因治疗等方面。最后指出,通过加强对GO的进一步研究,可使其在未来的生物医学领域发挥关键作用。     

石墨烯及其衍生物在生物医药领域的研究进展

综述了石墨烯及其衍生物氧化石墨烯和功能化石墨烯的结构特性、生物学特性,以及其在生物传感器、药物载体、光线疗法、生物成像和组织工程材料等生物医药方面的研究进展.结果表明:石墨烯及其衍生物特殊的结构、优异的性能为疾病诊断及临床用药提供新的可能,在生物医药方面具有很大的应用前景.     

离子液体/石墨烯复合物修饰电极同时测定多巴胺和尿酸

<正>近年来,石墨烯由于其具有优良的电学、机械学及热力学性能而得到了广泛关注.离子液体也因其具有特殊的性质已经引起了研究热潮.离子液体的引入能提高石墨烯复合物的性能,并能扩大其应用范围[1].因此,很多研究者致力于离子液体功能化石墨烯制备及其应用研究.然而,氧化石墨烯的还原通常要用到高毒性、易爆炸的试剂(如硼氢化钠或水合肼).这些试剂可能会污染制备的石墨烯而限制石墨烯及其复合物的应用.于是我们建立了一种简便、温和的方法,并合成了环境友好的1-丁基-3-甲基咪唑半胱氨酸盐离子液体功能化的石墨烯复合物(IL/石墨烯)[2].所制备的离子液体功能化石墨烯复合物能很好     

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。     

利用功能化细小纤维改善高得率浆纤维的结合性能

采用功能化细小纤维改善高得率浆长纤维级分的结合性能,全面评价了高得率浆长纤维级分手抄片的抗张强度、松厚度和光散射系数.实验结果表明:经阳离子助剂功能化的细小纤维在有效提高高得率浆长纤维手抄纸页的结合性能的同时,可保持其较好的松厚度,且在一定用量范围内其具有良好的协同作用;当细小纤维用量为10%,、CPAM用量为0.7%,(相对于绝干浆)时,其所配制的功能化细小纤维的协同作用效果最佳.     

功能化腈纶纤维材料的开发与环境应用进展

功能化纤维在水处理、空气净化和抗菌除臭等领域的应用研究是材料学的一个重要方向.根据笔者13年来在功能化腈纶纤维材料研制与应用方面取得的成果,回顾并总结了相关领域的研究进展和应用现状.针对水、空气和纺织品领域的典型有毒有害污染物和致病性微生物,以腈纶为原料纤维,通过化学接枝改性、金属离子负载和聚合物负载等技术方法,以化学键合方式将多种功能基团和活性物质固化到纤维结构中,合成一系列同时具备优良机械性能和环境应用性能(离子交换、螯合吸附、抗菌防霉)的功能化腈纶纤维材料,主要性能指标达到或优于国际先进品牌产品;介绍功能化腈纶纤维生产工艺优化和配套设备开发情况,其工艺和设备可形成60 t/a的功能化腈纶纤维生产能力;根据重金属、有机/无机污染物等在功能化腈纶纤维上的吸附/脱附性能,确定功能化腈纶纤维吸附滤芯和过滤床层的结构与参数,与其他功能单元进行集成,形成针对不同应用的综合水质净化装置和有毒有害气体深度净化装置;研发的系列抗菌功能纺织品,具有抗菌效果显著、稳定持久、无溶出、无刺激性等优点.     

单层边缘功能化石墨烯的制备和表征

为探讨石墨烯的氧化过程,以浓硫酸、高锰酸钾和双氧水作为氧化剂,通过部分边缘氧化剥离石墨得到了单层边缘氧化石墨烯(SLMGO),用定量硼氢化钠还原得到了单层边缘功能化石墨烯(SLMFG).使用FT-IR、SEM、TEM、XRD和XPS等手段表征了SLMGO和SLMFG结构和形貌.结果表明:边缘功能化的单层石墨烯较深度氧化的多层石墨烯,能更好地保持层状平面结构.基于好的共轭程度,边缘功能化的石墨烯光电性能将更好.     

纳米氧化石墨烯在肿瘤显像和治疗领域的研究进展

纳米氧化石墨烯,即石墨烯的氧化衍生物,作为一种新型二维的碳纳米材料,具有超大的比表面积和优异的光热效果等性质,已成为纳米医学领域中备受关注的研究热点.它含有大量的活性化学基团,比如羧基、羰基、羟基和环氧基等,既容易对其进行生物化学功能化,又使其具有很好的生物相容性,因此在生物医学领域中表现出很强的应用潜能.首先简要概述了纳米氧化石墨烯的制备与功能化方法,然后重点介绍它在生物医学领域的应用研究,包括其体内外毒性测试和肿瘤显像与治疗方面的研究进展.     

Electrochemical Performance of Core-Sheath Dip-Coated Lignin Derived Carbon/Wet-Spun Graphene Electrodes for Fiber-Shaped Supercapacitors

One-dimensional graphene fibers(GFs) possess excellent properties, including high electrical conductivity, good physical and chemical stability, high thermal conductivity, flexibility, etc. GFs are ideal electrode materials for fiber-shaped supercapacitors. However, due to the lack of an effective method to manufacture GFs with high specific capacitance, their low energy density hinders their practical application. Herein, we decorated wet-spun graphene oxide fibers(GOFs) by dip-coating them with graphene oxide(GO) solutions containing different contents of lignin to obtain a core-sheath lignin/GO composite fibers. After carbonization and activation, we successfully prepared lignin derived carbon/GF electrodes. The assembled fiber-shaped supercapacitors(FSSCs) exhibit a specific capacitance of 9.98 mF/cm~2 and an energy density of 0.89 μW·h/cm~2, about 6 times of those of pure GFs(1.57 mF/cm~2 and 0.14 μW·h/cm~2, respectively), long cycling life and cycling stability. This suggests that the introduction of lignin derived carbon into GFs can effectively increase the specific capacitance and the energy density of FSSCs.     

转基因植物检测技术研究进展

随着植物基因工程技术的发展,转基因植物的研究和开发取得了令人瞩目的成绩,已培育了一批抗虫、抗病、抗除草剂和高产优质的转基因农作物新品种。与此同时,转基因植物检测技术不断丰富和完善,促进了转基因植物科学鉴定和评价,以及转基因植物商业化种植。目前报道的转基因植物检测方法主要有3类,一是在整合水平上进行的检测,包括PCR检测、Southern blot检测和染色体原位杂交检测等;二是在转录水平上进行的检测,包括RT-PCR检测、Northern blot杂交检测等;三是在表达水平上进行的检测,包括组织化学染色检测、荧光蛋白检测、Western blot检测、ELISA检测、叶片退绿检测和叶片涂抹除草剂检测等。     

类比法在大学物理教学中的应用

类比法是常用的教学方法,使用得当可以使教学效果事半功倍。本文以刚体力学为例,介绍了类比法在大学物理教学用的应用。     

Optical microcavities

Optical microcavities confine light to small volumes by resonant recirculation. Devices based on optical microcavities are already indispensable for a wide range of applications and studies. For example, microcavities made of active III-V semiconductor materials control laser emission spectra to enable long-distance transmission of data over optical fibres; they also ensure narrow spot-size laser read/write beams in CD and DVD players. In quantum optical devices, microcavities can coax atoms or quantum dots to emit spontaneous photons in a desired direction or can provide an environment where dissipative mechanisms such as spontaneous emission are overcome so that quantum entanglement of radiation and matter is possible. Applications of these remarkable devices are as diverse as their geometrical and resonant properties.     

国内外水下隧道修建技术发展动态及其对渤海海峡跨海通道建设的经验借鉴

基于对国内外越江、跨海通道的调查分析及对比,论述了国内外水下隧道修建技术的发展动态,及其对渤海海峡跨海通道建设的经验借鉴．从水下隧道的主要成就、施工方法及断面形式论述了国内外隧道的发展现状,比较分析了各种施工方法的特点及其水下隧道中的应用;从地质勘探、设计及施工三个方面分析了水下隧道的优越性、设计和修建的关键技术及应注意的相关问题;最后,就前期准备、工程理念、总体规划、方案及施工等方面,分析了一些对渤海海峡跨海通道建设值得考虑和借鉴的经验．渤海海峡跨海通道建设必须未雨绸缪、及早准备、详细勘探、周密安排,规划、设计应按照安全、可靠、适用、经济、先进的次序进行．     

复杂多连体大跨度结构的风压与等效静风荷载模拟和分析

以上海世博会后的世博博物馆"欢庆之云"复杂形体大跨度新建工程为背景对象,运用数值模拟方法,研究在不同风向角来风且存在周边建筑风场干扰的情形下,表面曲率多变的多连体大跨空间建筑结构的表面风压、阵风系数和等效静风荷载.对风压云图和分区域风压系数进行了分析,并基于峰值因子法求解阵风系数,进而提出了考虑最不利风向角的等效静风荷载.     

Ionic colloidal crystals of oppositely charged particles

Colloidal suspensions are widely used to study processes such as melting, freezing and glass transitions. This is because they display the same phase behaviour as atoms or molecules, with the nano- to micrometre size of the colloidal particles making it possible to observe them directly in real space. Another attractive feature is that different types of colloidal interactions, such as long-range repulsive, short-range attractive, hard-sphere-like and dipolar, can be realized and give rise to equilibrium phases. However, spherically symmetric, long-range attractions (that is, ionic interactions) have so far always resulted in irreversible colloidal aggregation. Here we show that the electrostatic interaction between oppositely charged particles can be tuned such that large ionic colloidal crystals form readily, with our theory and simulations confirming the stability of these structures. We find that in contrast to atomic systems, the stoichiometry of our colloidal crystals is not dictated by charge neutrality; this allows us to obtain a remarkable diversity of new binary structures. An external electric field melts the crystals, confirming that the constituent particles are indeed oppositely charged. Colloidal model systems can thus be used to study the phase behaviour of ionic species. We also expect that our approach to controlling opposite-charge interactions will facilitate the production of binary crystals of micrometre-sized particles, which could find use as advanced materials for photonic applications.     

轻质绿化混凝土pH值优化的正交试验研究

利用正交试验探讨了水泥、耕植土、珍珠岩和外加剂等因素对轻质绿化混凝土pH值的影响.结果表明:各因素对轻质绿化混凝土pH值的影响具有明显的时间效应,28 d pH值的降幅最大,7 d前水泥、珍珠岩和外加剂的影响达到显著水平,而28 d后水泥是pH值和28 d抗压强度的主要影响因素,基本上与水泥用量呈线性关系,达到显著水平,并趋于稳定,珍珠岩用量的增加有进一步降低pH值的趋势.28 d后的综合最优水平组合为A1B1C2D3,在实际应用中应按工程实际合理选择各因素的用量.     

将音乐融入体育运动训练中的探讨

通过探寻音乐与体育运动的相关特征,讨论了将乐曲有机融入体育运动训练中的可能性与可行性,并提出合理应用和需要注意的问题.     

生物材料的3D打印研究进展

在生物医药领域,通过对生物材料或活细胞进行3D打印,可构建复杂生物三维结构如个性化植入体、可再生人工骨、体外细胞三维结构体、人工器官等,因而基于生物3D打印在个性化定制及复杂结构调控制造上的独特优势,综述了生物3D打印技术的基本工艺、应用领域与研究进展.重点针对3D打印生物材料这一研究热点,全面讨论了喷墨打印和注射挤出打印两种路径,分析总结了3D打印相关生物材料并应用于体外模型、医疗器械和植入体的制造以及可降解组织支架、细胞三维结构体的构建,最后对该技术未来发展趋势和研究重点提出展望.