磺酸基改性氧化石墨烯/环氧树脂复合材料的制备及其性能研究

以木质素磺酸钠为磺化试剂,制备磺酸基改性氧化石墨烯,然后与环氧树脂复合制备磺酸基改性氧化石墨烯/环氧树脂复合材料,实验结果表明:在环氧树脂中添加磺酸基改性氧化石墨烯进行复合,能够提高环氧树脂的热稳定性及复合材料图层的硬度和附着力,有效提升环氧树脂的防腐蚀性能.     

直写纳米金墨水制备纸基柔性金属图形

将A4打印纸洗净、烘干,用硅氧偶联剂改性,在改性后的纸上用中性笔书写纳米金墨水图形,然后将其放入化学镀溶液中化学镀铜,得到纸基柔性金属图形.X射线衍射分析图谱(XRD)证实了纸张有金属铜镀上.扫描电子显微镜照片(SEM)显示金属铜图形有清晰的界面.X射线光电子能谱分析(XPS)显示改性后的纸的N和Si元素的含量都大幅上升,傅利叶变换红外测试(FTIR)图谱显示硅氧偶联剂改性后,纸的官能团还都存在,说明改性工艺对纸基材未构成破坏.用Scotch胶带方法测试金属和纸张粘附性,发现纸张与金属结合牢固无法分开.还探讨了书写次数与金属图形导电性的关系,发现手写必须达到一定次数才能成功镀上导电性较好的金属图形.     

石墨烯/Cu基复合材料的制备及摩擦学性能研究

利用原位还原技术制备了Cu/石墨烯基纳米复合材料.以纳米Cu/石墨烯基复合微粒为原料,利用球磨技术将Cu/石墨烯基复合微粒与Cu粉复合.利用冷压成型技术制备石墨烯/Cu基复合材料,得到目的产物.利用高速环块摩擦磨损试验机考察目的产物的摩擦学性能,发现石墨烯的加入提高了材料的减摩性能.     

柔性Ag-Zn纸基电池的制备及其湿敏特性研究

采用多孔吸附离子特性的滤纸结合选择性喷墨打印技术在FP表面实现图形化的Ni/Au金属薄膜修饰,并用作Ag-Zn纸基电池的集流体。通过无电镀Ag和电沉积Zn技术制备了FP/Ni/Au/Ag电极和FP/Ni/Au/Zn电极,实现了Ag-Zn纸基电池的制备。通过SEM和XRD等测试对制备的金属薄膜的结构和组成进行分析。并对所制备的Ag-Zn纸基电池的性能进行了研究。结果表明,在0.5mA·cm~2电流密度放电条件下,电容可达0.08 mA·h·cm~(-2)。还进一步研究了湿度对干法电池输出电流的影响,研究发现在相对湿度30%-90%范围内,电流变化3个数量级,拐点与电解质的潮解相对湿度(φ_D)和风化的相对湿度(φ_E)吻合,且具有良好的重复性。     

石墨烯基气凝胶的制备及其超电容性能研究

采用氧化石墨烯自组装法制备出氧化石墨烯气凝胶(GOA),并采用高温(1100℃)氢气还原进一步制备石墨烯气凝胶(GA)。采用氮气吸附、FT-IR、元素分析和电化学测试等手段对其进行表征。结果表明:制备的两种气凝胶具有较高的BET比表面积(均约为870 m2·g-1);GOA表面具有丰富的含氧官能团,GA表面氧含量极低;GOA与GA的碳氧摩尔比分别为1.7和69.9;在低电流密度下(0.2 A·g-1),具有高表面官能度的GOA比电容达155.8 F·g-1,而低表面官能度的GA表现出高倍率的超电容性能。     

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。     

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。     

石墨烯基微结构应力应变传感器的制备及应用

随着智能终端的普及,柔性电子产品呈现巨大的市场前景。柔性应力应变传感器是一种新型的电子设备,灵活可变形的传感器可以使机器之间友好的互连成为一个新兴的领域,发展迅速。本文通过一种复刻的方式将原模板的规则结构很好的印在聚氨酯(PU)薄膜上,得到表面凹凸不平的PU薄膜,再通过滴涂和热还原法制备还原氧化石墨烯(r GO)/聚氨酯(PU)薄膜,然后以导电铜箔胶带为导线、聚酰亚胺胶带为封装材料得到r GO/PU应力应变传感器,对该传感器的测试结果表明,其弯曲循环稳定性150次,该传感器可用在手指弯曲和脉搏跳动的检测上,表明该传感器可在人体健康监测应用。     

一种高聚物梯度复合材料的制备及性能表征

文中讨论了在非自然环境中制备PMMA/α-羟基乙基二茂铁梯度复合材料的方法。过氧化二苯甲酰为引发剂,α-羟基乙基二茂铁为添加物可明显地降低聚合温度和缩短聚合时间,实现MMA在室温下聚合。相对分子质量的测试表明,样品沿着外场方向呈现相对分子质量梯度分布;样品的机械性能测试表明,在非自然环境中制备的梯度高聚物样品的力学性能有所下降;折射率测量表明,样品的折射率沿着圆柱状样品的轴向呈梯度分布。     

静电纺丝法制备聚己内酯/石墨烯复合材料纳米纤维

利用静电纺丝方法制备了聚己内酯(PCL)/石墨烯复合纳米纤维,对电纺纳米纤维的表面微观形貌、热性能和力学性能等进行了表征,并研究了石墨烯的加入量、PCL浓度、电纺电压、接收距离等参数对复合纤维性能的影响.研究结果表明:当加入石墨烯质量分数为0.27%时,得到的电纺纳米纤维的力学性能提高最大,拉伸强度增加48.6%,杨氏模量增加66.0%;当PCL质量分数为11%,电纺电压为28kV,接收距离为35cm,电纺液流速为6mL/h时,电纺过程稳定,可以得到直径均匀的纳米纤维.     

改性石墨烯/聚氨酯复合乳液的合成及性能表征

通过逐步聚合反应将改性氧化石墨烯(DIGN)接枝到水性聚氨酯(WPU)链段中,制备得到DIGN/WPU纳米复合乳液。通过IR、AFM、SEM对氧化石墨烯(GO)、DIGN、WPU及DIGN/WPU纳米复合材料的结构进行表征;并研究了DIGN用量对乳液粒径,流变性能及其胶膜的热稳定性和力学性能的影响。结果表明:DIGN的引入使得乳液具有了假塑性流体特性,并随DIGN含量的增加,乳液黏度,粒径及分布指数增大,纳米复合材料的热稳定性明显改善;当w(DIGN)=1wt%时,拉伸强度增加80.33%,杨氏模量提高192.11%,断裂伸长率下降了42.74%。     

三聚氰胺/石墨烯复合碳材料的制备及性能研究

制备具有高比表面积及良好导电性的含氮碳材料是提高超级电容器电化学性能的重要途径.文章将三聚氰胺甲醛树脂预聚体及十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性的氧化石墨烯(GO)复合,经水热反应、碳化及活化等步骤制备了三聚氰胺/石墨烯复合碳材料,通过XRD、BET、孔径表征、循环伏安法和交流阻抗等方法对碳材料的物相结构和电化学性能进行表征测试,研究复合碳材料的制备条件对电化学性能的影响.结果显示,碳材料以介孔为主,平均孔径为3.62 nm,比表面积为497 m2·g-1;在CTAB与GO质量比为1∶1,p H=9,条件下制得的复合碳材料,在6 mol·L-1KOH电解液中的质量比电容为113 F·g-1.     

石墨片的拉伸形变研究

利用静力学方法研究了受外力作用下锯齿边和扶手边石墨片的形变规律.给出了键角、键长和杂化轨道的s轨道成份和p轨道成份随外力的变化关系.在锯齿型边的石墨片中以外力为对称轴的两个杂化轨道其s轨道成份随外力减小,而与外力共轴的轨道其s轨道成份是增加的.对p轨道来说,以外力为对称轴的px轨道成份大小随外力增加,而与外力共轴的恰减小,py和pz轨道成份不变;扶手型边的结果正好与锯齿型边相反.结果表明：一个较小的外力就能引起石墨片的较大形变,从而能够调控石墨片的带隙.     

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.     

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%。     

离子交换膜金属复合材料的制备及其形貌表征

通过EVOH的磺化反应得到EVOH-g-SO3H,并采用溶液铸膜技术制备了EVOH-g-SO3H薄膜。经过浸渍-还原、离子交换等工艺将EVOH-g-SO3H薄膜制备成IPMC。利用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)对IPMC表面形态及横截面的形貌特征进行了表征,分析表明:经过一次浸渍-还原工艺所得到的IPMC的铂金属电极结构显示出不均匀性,电极层的厚度较小,而经过二次浸渍-还原工艺所得到的铂金属粒分布较为均匀。     

PVA基碱性复合聚合物电解质的制备及其性能

以聚乙烯醇(PVA)、丙三醇(GROL)、SiO2、KOH为原料,采用溶液浇铸法制备PVA基碱性复合聚合物电解质(ASPE)膜.运用交流阻抗法、循环伏安法、X线衍射和红外光谱等技术表征其性能.研究结果表明:添加增塑剂GROL后体系的电化学稳定窗口及力学性能有所降低,在具备良好机械强度前提下,适量GROL的加入可以显著提高体系的离子电导率;PVA/SiO2/KOH/H2O ASPE显示了良好的电化学性能和力学性能,当SiO2添加量为7%(质量分数)时,碱性聚合物电解质的室温离子电导率达到最高14.56×10-3 S/cm,与纯PVA/KOH相比提高了1个数量级;电化学稳定窗口为2.4V,50次循环后窗口大小基本不变.