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。     

磁控溅射在PI/石墨烯基体上制备氧化锌薄膜

聚酰亚胺(PI)/石墨烯复合薄膜兼备了可挠曲性及透明、导电性,可作为柔性透明导电电极用于柔性电子器件中。但附着于PI上的石墨烯易划伤,使其导电性变差。本文采用脉冲直流磁控溅射法,以PI/石墨烯为基体,镀制保护石墨烯的氧化锌薄膜。分别采用原子力显微镜、X射线衍射仪、台阶仪、霍尔效应仪及紫外-可见分光光度计检测PI/石墨烯/ZnO复合薄膜的表面形貌、晶体结构、薄膜厚度及导电、透光性能。结果表明,PI/石墨烯/ZnO复合薄膜结构致密,氧化锌以(002)为择优取向,最低方阻为1.9×104Ω/sq,略低于石墨烯的方阻,可见光区平均透光率达80%。     

石墨烯/聚酰亚胺衍生碳纤维复合气凝胶的制备及其导热和力学性能

采用“双向蒸发诱导自组装”策略构建了具有“三明治”结构的石墨烯/聚酰亚胺衍生碳纤维复合气凝胶(S-GPA).通过控制水分沿前驱体浆料上下表面的蒸发过程,基于体积排除效应驱动,使表层溶质倾向于水平排列,而内部组分仍为随机取向的水凝胶状态.经冷冻干燥、石墨化后得到表层致密、内部呈3D多孔结构的S-GPA气凝胶,从而具有水平和垂直方向上的双导热通道.另外,聚多巴胺包覆的氧化聚酰亚胺纤维作为1D增强体,通过共价作用巩固了3D凝胶结构,进一步促进了热流传递及应力分布.因此,S-GPA热界面材料具有质量轻、强度高、导热性好等优点,其拉伸和压缩模量分别为4.2 MPa和81.7 kPa.当被压缩50%时,其面内和面外热导率分别可达72.1和14.5 W/(m·K).本工作为可控制备高性能石墨烯基热界面材料提供了一条有效的路径,有望加速其在热管理领域的研究应用.     

碳纤维骨架石墨烯导电导热薄膜的制备及表征

在对碳纤维进行除浆和预氧化的基础上,将其与中间相沥青甲苯溶液混合,通过抽滤法制备碳纤维薄膜骨架,二次抽滤氧化石墨烯填充到碳骨架之间,经热处理后制得具有三维网络结构的自支撑G-CF-MP复合薄膜.探索和分析了不同碳化和石墨化温度对薄膜材料形貌、导电性以及导热性能的影响.通过结构表征发现,碳纤维之间相互搭建构成高机械性能的碳骨架,碳纤维表面以及纤维之间的空隙被石墨烯均匀地包覆和填充,中间相沥青在达到软化点后呈现出流动性和黏性,充分润湿碳纤维与石墨烯之间的间隙,3种碳材料协同作用,从而获得了高机械强度以及高导电性的G-CF-MP复合薄膜材料.导电性测试发现,石墨化处理可以有效提高材料的导电性,G-CF-MP复合薄膜在经过900℃碳化后的方阻为2.853Ω/sq,经过石墨化处理后的方阻降低为0.229Ω/sq.经过导热性能测试,G-CF-MP(900℃)的热导率为475.2 W/(m·K),G-CF-MP(2 300℃)的热导率为532.8 W/(m·K).     

超临界CO2/甲醇流体制备PtRu/石墨烯催化剂应用于甲醇氧化

采用一种有效、方便和环境友好的超临界方法将PtRu沉积在热解还原石墨烯上.在超临界CO2作用下,以H2PtCl6和RuCl3作为前驱体的铂钌纳米粒子均匀地分散在石墨烯表面,且平均尺寸为2.87 nm.生成的复合材料通过循环伏安法、计时电流法和CO溶出实验来进行研究.与用相同的方法制备的PtRu/炭黑（Vulcan XC-72）复合材料相比,PtRu/膨胀还原石墨烯对甲醇氧化的电催化活性和对CO电氧化活性有了很大的改善.实验结果显示,利用超临界流体可以很容易制备高活性的石墨烯负载型金属电催化剂.     

银纳米线/石墨烯复合薄膜的制备及其透明导电性能

研究了不同浓度银纳米线对单层石墨烯薄膜的透明性和导电性的影响.紫外-可见漫反射光谱表明,银纳米线/石墨烯复合薄膜的透光率达到85.60%;四探针电阻测试仪表明,银纳米线/石墨烯复合薄膜的方块电阻为0.210 kΩ.     

二氧化铅/石墨烯电极的制备及其电化学性能

采用沉淀结合法,制备二氧化铅/石墨烯(β-PbO₂/rGO)复合材料.通过X-射线粉末衍射仪(XRD)、场发射电子扫描显微镜(FESEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)和比表面积分析仪研究该复合材料的结构、形貌和比表面积,利用电化学测试技术研究β-PbO₂/rGO复合电极和纯β-PbO₂电极的电化学性能.结果表明:在复合材料中,纳米β-PbO₂较均匀地分散在rGO片表面,β-PbO₂/rGO复合材料比纯β-PbO₂具有更大的比表面积;复合电极因具有更多的反应活性位点,电化学反应速度较快;在不同的电流密度下,β-PbO₂/rGO电极的质量比容量比纯β-PbO₂电极高,证明复合电极具有比纯β-PbO₂电极更好的电化学性能.     

石墨烯薄膜对GCr15轴承钢表面导热特性的影响

目的 研究石墨烯附着GCr15轴承钢热导率,并探究石墨烯附着层对GCr15轴承钢表面热传导的影响.方法 应用分子动力学模拟和热导率实验两种方法分别测试298 K、356 K、414 K、473 K、532 K温度下附着试件的热导率.摩擦实验中,调整石墨烯附着面积并且观察测点温度以及摩擦系数,测定石墨烯附着层对试件表面热...     

ZnO/TiO2复合薄膜的制备及其光学性能的研究

利用溶胶-凝胶法（Sol-Gel）制备ZnO、TiO₂多层复合薄膜.测试手段采用X-射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外-可见分光光度计（UV-Vis）分别对薄膜的结构、形貌和光学性能进行表征.研究固定浓度的ZnO在不同浓度的TiO₂上进行叠涂的复合薄膜的光学性能.实验分别制备浓度为0.45 mol/L/0.45 mol/L、0.45 mol/L/0.55 mol/L、0.45 mol/L/0.65 mol/L、0.45 mol/L/0.75 mol/L的ZnO/TiO₂双层膜.实验再进一步研究,在双层膜性能最好的薄膜的浓度基础上增加薄膜层数,制备TiO₂/ZnO/TiO₂3层膜.结果表明：浓度为0.45 mol/L/0.55 mol/L的双层ZnO/TiO₂复合薄膜的结晶质量好,吸光度较强,禁带宽度值为3.39 eV.将ZnO和TiO₂薄膜复合后,会产生一个新的杂质能级,电子跃迁时能量增加,载流子迁移速度降低,禁带宽...     

可变导热系数的颗粒复合介质传热性质的研究

讨论了可变导热系数的复合介质的传热性质。当介质的导热系数是温度的函数时，热传导方程是非线性偏微分方程，作者采用基尔霍夫变换把它变成拉普拉斯方程，于是可以找到原问题的近似解析解。文中考虑一个最为简单的例子：由圆柱形的杂质构成的二维系统，杂质浓度很低，可以忽略颗粒之间的相互作用，杂质具有可变导热系数，基质的导热性质不随温度变化。在此基础上，用朗道方法导出计算可变导热系数的复合介质的有效导热系数的公式。     

石墨烯量子点用于修复石墨烯结构缺陷及其薄膜导热性能研究

为解决GO制备过程中,不可避免引入的石墨烯拓扑结构缺陷对热传递性能的显著影响,研究采用石墨烯量子点(GQDs)作为外部碳源,通过在高温条件下修复石墨烯中的拓扑结构缺陷,制备出了自支撑的石墨化–氧化石墨烯/石墨烯量子点(g-GO/GQDs)散热薄膜。与原始的gGO膜相比,g-GO/GQDs薄膜的面内热导率提高了22.1%,达到739.04 W/(m·K)。通过进一步的薄膜结构分析,发现其热导率的提高可归因于石墨化过程中sp2碳晶格域的恢复和形成。石墨烯导热薄膜的散热性能研究表明,该研究结果可有效提高石墨烯薄膜的散热效果,为制备高性能散热薄膜提供了新思路。     

短碳纤维增强铜基复合材料的制备及其性能的研究

以化学镀和电镀相结合的方式对碳纤维表面进行涂覆铜处理，采用粉末冶金方法制备了短碳纤维无序增强铜基复合材料，并对复合材料的摩擦磨损性能、力学性能以及导热导电性能进行了研究，研究结果表明：化学镀和电镀相结合的方式对碳纤维表面进行涂覆铜处理，使碳纤维与铜基体结合得较好，用冷压、烧结的粉末冶金法制备出的试样性能良好；碳纤维的加入，虽使复合材料的导热率、电导率有所下降，但仍然保持有良好的导热、导电性能，并且使复合材料的硬度、耐磨性和强度有显著提高，同时碳纤维的加入减小了复合材料的摩擦系数。     

中间相沥青基高导热碳板的制备

本文以中间相沥青为原料,采用氮压式单孔纺丝机进行熔融纺丝,对所获得的中间相沥青纤维进行适度的预氧化处理后通过热压成型工艺进行自烧结成型,并对其分别研究了硼(B),钛(Ti),钛-硼(Ti-B)三种体系的催化石墨化,借助红外分析,扫描电镜,能谱分析,导热率测量等手段研究了催化石墨化效果.研究结果表明,260℃预氧化处理的中间相沥青纤维经热压成型可制备出高导热率的碳板,使用Ti-B催化体系催化效果明显,在此体系下制备的材料导热率高达996.45 W/M·K.     

石墨烯的晶格振动与导热机理的研究

石墨烯具有独特的结构和导热性质,在微电子领域也具有巨大的应用潜力。采用价力场方法研究石墨烯中的晶格振动,得出了石墨烯晶格振动的频率方程,计算出了石墨烯内光学声子与声学声子的色散曲线。探讨了石墨烯的导热机理,得出晶格振动的剧烈程度、石墨烯的尺寸、温度和基底等是影响石墨烯导热性能的主要因素。     

石墨烯纳米带热导率的分子动力学模拟

采用非平衡态分子动力学方法研究了石墨烯纳米带的热导率随温度变化的关系.通过在纳米带长度方向上施加周期性边界条件,利用Tersoff作用势和Fourier定律计算热导率.由于模拟尺寸较小时热导率随纳米带长度的增加而单调增加,为了减小长度对石墨烯纳米带热导率的影响,采用倒数拟合的方法消除了尺寸效应.模拟结果表明,石墨烯纳米带热导率随温度升高逐渐减小,这与高温下Umklapp散射作用的增强有关.结果还表明,在实际宽度近似相等的条件下,锯齿形纳米带的热导率明显高于扶手椅形,且对相同类型的纳米带,其热导率随宽度的增加而增加,表明纳米带的手性和宽度是影响石墨烯纳米带导热性能的重要参数.     

酞菁钴-苯甲酸功能化石墨烯复合材料的制备及非线性光学性能研究

以1,8,15,22-四氨基酞菁钴(CoTAPc)和苯甲酸功能化石墨烯(BFG)为原料,通过酰胺反应制备CoTAPc-BFG复合材料.傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)测试证明CoTAPc与BFG之间是通过酰胺共价键结合的.利用Z扫描技术测定了CoTAPc、BFG和CoTAPc-BFG复合材料的非线性吸收系数,β值分别为1.4×10~(-11),2.1×10~(-10)和6.0×10~(-10) m·W~(-1).与CoTAPc和BFG本体相比,复合材料表现出良好的三阶非线性光学性质.     

内置高导C/C材料的疏导式热防护结构防热效果

本文建立了内置高导C/C材料的疏导式热防护结构原理模型,通过实验的方法给出了高导C/C材料与耐热三维编织C/C材料间的接触热阻,并利用数值仿真针对影响结构热防护效果的若干关键参数进行了参数影响研究.研究结果表明:减小耐热层厚度是一种降低驻点温度的有效方法,但是必须同时考虑由此引起的强度问题;界面接触热阻对热防护效果影响很大,必须通过工艺处理降低界面热阻才能实现有效的热防护.     

均质非平衡态分子动力学模拟铜薄膜的热导率

为研究微电子器件中薄膜的“超常”传热行为，基于等温线性响应理论（LRT）和嵌入原子法（EAM）势函数，采用均质非平衡态分子动力学方法，对铜薄膜的热导率进行了计算机数值模拟，给出了铜薄膜热导率与薄膜厚度及温度之间的关系，模拟结果符合Flik关于微尺度薄膜导热的判据并与其他文献的实验数据基本一致，表明该方法和结果可以利用于微电子器件中的微尺度传热及热应力问题的分析。