纳米二氧化硅复合材料的研究进展

介绍了纳米SiO2的分散方法和原理，讨论了使用纳米SiO2改性聚合物的方法及近年来的研究进展。     

氧化铜/氧化石墨烯复合材料纳米结构变化的研究

氧化铜(CuO)/氧化石墨烯(GO)复合材料中CuO的纳米结构起着至关重要的作用。本文通过在83℃下改变反应时间来控制CuO/GO复合材料中CuO纳米结构的形貌。采用红外吸收光谱、透射电子显微镜、X射线光电子能谱和小角X射线散射方法对样品进行了表征。反应时间0~560min,产生了3种不同纳米结构的CuO/GO复合材料。SAXS数据表明,在整个反应过程中较小粒径的CuO纳米粒子逐渐发生部分溶解。CuO/GO纳米颗粒形成过程是由CuO较高的过饱和度与CuO生长/溶解来驱动的。本实验工作将为制备不同形貌CuO/GO纳米复合材料提供一个可行的制备方法。     

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。     

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。     

表面装饰类石墨烯纳米粒子的磁性

为了研究交换作用对表面装饰类石墨烯纳米粒子的磁性影响,从微观量子角度对表面装饰类石墨烯纳米粒子建立Ising模型,写出描述系统的哈密顿量。基于蒙特卡洛模拟方法,研究了粒子内部铁磁交换作用和表面亚铁磁交换作用对系统的磁矩、磁化率、阻碍温度和阶梯效应的影响。数值计算结果表明,交换作用对系统磁性具有重要影响,在外场作用下,磁化曲线随温度的增加趋于一个稳定值,磁矩和磁化率曲线均会出现峰值现象,磁化率峰值对应的阻碍温度随交换作用增加而增大。此外,多重磁化平台现象也被发现,饱和磁矩对应的饱和磁场随交换作用增加而增大。这些结果对该类材料在自旋电子器件中的潜在应用具有指导意义。     

氧化石墨烯/铅复合材料的合成

石墨烯是最薄的二维材料,具有极大的比表面积,可以作为纳米颗粒的基底.将氧化石墨烯和金属纳米颗粒进行复合,发挥二者的协同作用,是一种拓展和增强这2种材料性能的优选方法.本文将乙酸铅引入分散在水中的氧化石墨烯体系,获得了负载铅纳米复合材料,发现在该体系中氧化石墨烯的还原性也得到了发挥.      

石墨烯增强金属基纳米复合材料的研究进展

石墨烯的导电、导热以及机械性能优异,是制备先进金属基纳米复合材料理想的增强相.本文总结了近年来关于石墨烯增强金属基纳米复合材料研究的最新进展,内容包括该材料的制备方法、机械性能、摩擦学性能以及主要物理化学性能等.最后,基于现阶段存在的问题,展望了石墨烯增强金属基复合材料的发展趋势.     

纳米二氧化硅改性环氧树脂复合材料的性能研究

利用硅烷偶联剂对纳米SiO2进行表面改性,进而通过共混法将改性后的纳米SiO2粒子分散到环氧树脂(Epoxy)中,制备了不同纳米SiO2含量的SiO2/EP复合材料.利用IR,SEM和TGA、阻抗分析仪等研究了SiO2添加量对复合材料微观结构、热稳定性和介电性能的影响.结果表明,随着纳米SiO2含量的增加,SiO2/EP复合材料的热稳定性逐渐升高,介电常数和损耗因数则呈先降低后增加趋势;当纳米SiO2含量为4%时,纳米颗粒在复合材料中分散均匀,复合材料的热稳定性好,介电性能最优(当测试频率为1GHz,介电常数为2.86,介电损耗为0.023 53).分析了复合材料热稳定和介电性能变化的微观机理.     

基于四氧化三钴-石墨烯纳米复合材料的电化学DNA传感器

以离子液体碳糊电极(CILE)为基底电极,四氧化三钴-石墨烯(Co_3O_4-GR)纳米复合材料为修饰剂制备了一种新型电化学DNA传感器,并应用于副溶血弧菌tlh特征序列测定.利用壳聚糖(CTS)将Co_3O_4-GR复合材料固定在CILE表面,然后将探针ssDNA序列通过吸附法固定在CTS/Co_3O_4-GR/CILE上,与目标ssDNA序列发生特异性的分子杂交反应,以铁氰化钾为电化学信号分子,根据杂交反应前后伏安信号的差异实现了对目标ssDNA检测的目的,建立相应的工作曲线,求解线性范围和检测限等分析参数.由于复合材料具有大的比表面积故能够增加探针ssDNA的负载量,其高导电性有效地提高电化学响应信号.在最佳实验条件下使用差分脉冲伏安法可对1.0×10~(-14)~1.0×10~(-6)mol/L浓度范围的目标ssDNA序列进行检测,检测限为3.3×10~(-15)mol/L(3σ),该DNA传感器可有效识别单碱基和三碱基错配序列,具有良好的应用前景.     

小粒径分散性良好的纳米二氧化硅的制备

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,利用St?ber法制备纳米二氧化硅,研究了实验条件对粒子形貌的影响.透射电镜(TEM)结果表明所制备的小粒径纳米二氧化硅粒子聚集严重.通过对St?ber法进行改进,采用水为溶剂,环己烷为油相,乙二胺为催化剂,TEOS水解成功制备了单分散性及稳定性良好的球形纳米二氧化硅.     

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。     

聚苯胺/氧化石墨烯导电复合材料的制备

通过原位聚合非二次掺杂制备了高导电性聚苯胺/氧化石墨烯复合材料.采用盐酸为掺杂酸,研究了聚苯胺/氧化石墨烯的微观形貌;探讨了盐酸浓度及氧化石墨烯（GO）用量对反应过程和复合材料导电性的影响.结果表明：聚苯胺（PANI）以球状物的形式均匀地包覆在GO表面;盐酸浓度超过0.5 mol·L-1,反应诱导期明显缩短,复合材料的导电性显著提高.在聚合体系中加入GO可延长聚合反应诱导期,但随着GO用量的增加反应诱导期缩短.当盐酸浓度为0.5 mol·L-1,GO与苯胺单体质量比超过2％时,制备的PANI/GO复合材料中GO形成导电通路,电导率较纯PANI提高一个数量级,达到1.4S·cm-1.     

金属磁性纳米颗粒复合材料的左手特性

研究了具有单轴各向异性的单畴铁磁颗粒复合体系实现左手特性的可能性.应用LLG方程,计算了复合体系中磁性颗粒的平均磁导率,并通过有效媒质理论Bruggeman方程得到纳米磁性金属颗粒复合体系的有效介电常数eε和有效磁导率μe及其在有限频率下的响应特性,以及该磁性金属颗粒体系的波矢k和平均波印廷矢量Sω与频率之间的变化关系.当一束平面波（其波长远大于磁性颗粒尺寸）在该复合介质中传播时,我们发现在一定的频率范围内,波矢k和平均波印廷矢量Sω的矢量点积小于零,即Sω.Re（k）〈0,即在该频率范围内此磁性金属颗粒复合材料具有左手特性.     

原位聚合制备聚丙烯腈-氧化石墨烯复合材料

采用Hummers法制备高氧化程度的氧化石墨烯,并用异氰酸苯酯对其修饰,丙烯腈单体在氧化石墨烯插层并进行原位聚合.采用FT-IR、XRD、TG及SEM对其复合材料的化学结构、结晶度变化、热稳定性及形貌进行了表征.     

水性聚氨酯纳米二氧化硅复合材料的制备与研究

以油酸修饰纳米二氧化硅(OA–SiO_2)为主要材料,采用原位聚合法制备水性聚氨酯纳米二氧化硅(WPU/OA–SiO_2)复合材料.利用扫描电子显微镜(SEM)、热重仪(TGA)、万能拉力试验机和硬度仪对材料的性能进行表征.结果表明OA–SiO_2能够均匀的分散在水性聚氨酯中,WPU/OA–SiO_2复合材料有着更好的热稳定性、硬度和疏水性,为纳米粒子在粘合剂、环保涂料等领域的应用提供了新的方法.     

氧化石墨烯对镁基纳米复合材料腐蚀、力学和生物学性能的影响

本研究调查了氧化石墨烯 (GO) 对 Mg–Zn–Mn (MZM) 纳米复合材料的力学和腐蚀行为、抗菌性能和电池响应的影响。通过半粉末冶金方法制备了具有不同含量 GO（0.5wt%、1.0wt% 和 1.5wt%）的 MZM/GO 纳米复合材料。通过硬度、压缩、腐蚀、抗菌和细胞毒性测试分析了GO对MZM纳米复合材料的影响。实验结果表明,随着GO含量的增加（0.5wt%和1.5wt%）,MZM纳米复合材料的硬度值、抗压强度和抗菌性能增加,而细胞活力和成骨水平降低。添加 1.5wt% GO。此外,电化学检测结果表明,在 0.5wt% GO 中封装后 MZM 合金的腐蚀行为显着增强。总之,GO增强的 MZM 纳米复合材料可用于植入物应用,因为它们具有抗菌性能和较好的力学性能。     

氧化石墨烯: 一种用于癌症诊断与治疗的新型纳米试剂

癌症已经成为危害人类健康最大因素之一.将纳米粒子运用于癌症的诊断及治疗具有很大的应用前景.氧化石墨烯（Graphene Oxide, GO）是一种由单层碳原子以蜂窝状排列而成的二维碳纳米材料,同时在其碳平面上及其片状结构边缘分别含有丰富的羟基、环氧基和羧基等基团.因其极好的理化性质,GO已经在多学科领域中受到了广泛关注.本文综述了GO作为一种新型的纳米诊断治疗试剂在癌症研究中的应用.     

氧化石墨烯/PMMA复合材料的制备与表征

以石墨粉为原料,根据改进的Hummers氧化法制得氧化石墨烯,利用氧化石墨烯表面富集的羧基与乙二醇和酰氯化的4,4′-偶氮(4-氰基戊酸)的反应,进一步得到氧化石墨烯表面负载的4,4′-偶氮(4-氰基戊酸),以此为引发剂,通过自由基聚合制备了氧化石墨烯-聚甲基丙烯酸甲酯(oxidized graphene-g-PMMA)杂化材料.采用红外(FT-IR)、透射电镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)对产物的结构和形貌进行了表征,并研究了频率依赖下的样品的电学性能.结果表明,PMMA已在氧化石墨烯表面接枝,石墨烯-聚甲基丙烯酸甲酯杂化材料的导电率及介电常数较氧化石墨烯分别降低了0.098S.cm-1和34 000.