石墨烯/聚酰亚胺复合石墨纤维的结构与性能

采用干湿法纺丝工艺制备氧化石墨烯/聚酰亚胺复合纤维,然后将复合纤维进行炭化和石墨化处理得到石墨烯/聚酰亚胺复合碳纤维及石墨纤维。对复合碳纤维进行热重分析、Raman、力学性能、传导性能、形貌等测试分析。结果表明,氧化石墨烯添加量为0.3%(质量分数,下同)的复合纤维的耐热性能最佳;氧化石墨烯的加入,使石墨烯/聚酰亚胺复合碳纤维的力学性能和传导性能明显提高,石墨化程度增加。当复合碳纤维2800℃石墨化后,氧化石墨烯含量增加到2.0%时,复合石墨纤维的热导率达到435.57 W·m-1·K-1,结构更加致密。     

聚酰亚胺辅助制备高定向石墨烯基全炭泡沫及其在导热聚合物复合材料中的应用（英文）

石墨烯及其衍生物具有高纵横比的二维层状结构,在加工过程中通常倾向于水平排列。因此,石墨烯基复合热界面材料虽然具有较高的面内热导率,但其表现出的低面外热导率难以满足实际应用需求。本文通过定向冷冻策略制备了竖直排列的聚酰亚胺/石墨纳米片(PG)导热骨架以提高聚合物复合材料的面外热导率,其中石墨纳米片(GNs)为高导热石墨烯薄膜的粉体边角料。在该过程中,采用水溶性聚酰胺盐溶液直接分散疏水的GNs,热亚胺化后获得的聚酰亚胺在辅助GNs定向排列的同时经石墨化处理转变为人造石墨。同时,GNs的引入提高了PG骨架的有序度和密度,进一步提高了聚二甲基硅氧烷(PDMS)基复合材料的强度和导热性能。结果表明,所制备的PDMS/PG复合材料(PG:21.1%)的面外热导率达14.56 W·m^-1·K^-1,是纯PDMS的81倍。这种简便的聚酰亚胺辅助二维疏水填料定向排列的方法为各向异性热界面材料的规模制备提供了思路,同时实现了石墨烯薄膜边角料的再利用。     

石墨烯/聚酰亚胺复合材料的力学和摩擦学性能

采用氧化石墨烯还原法制备了石墨烯,通过溶液共混法制备了石墨烯增强聚酰亚胺复合材料;研究了石墨烯/聚酰亚胺复合材料的力学和摩擦学性能及摩擦学作用机制。结果表明,随着石墨烯含量增加,复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和硬度均呈先上升后下降的趋势,而冲击强度呈先升高而后降低,再升高的趋势。当添加1.0%(质量分数)的石墨烯时,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率达到最大值,分别比纯聚酰亚胺提高了149%和652%。石墨烯的加入显著降低了聚酰亚胺复合材料的摩擦系数和磨损率;随石墨烯含量增加,复合材料的磨损率先下降后上升,而摩擦系数先显著降低,尔后平缓减小。随载荷增加,复合材料的磨损率呈平缓下降的趋势;而随滑动速率增加,磨损率呈上升趋势。石墨烯增强的聚酰亚胺复合材料的磨损机理为粘着磨损。     

石墨烯取向影响石墨烯/硝酸盐复合材料传热性能的分子动力学模拟

采用非平衡分子动力学（NEMD）方法,以二元硝酸盐Solar salt（NaNO3和KNO3质量比为6∶4）为基体,石墨烯为填料,研究了石墨烯取向对石墨烯/硝酸盐复合材料界面热导的影响。研究发现,随着石墨烯平面与热流方向夹角的减小,体系热流密度升高、温差下降,界面热导从46.36 MW·m^-2·K^-1提升至80.03 MW·m^-2·K^-1。对复合材料中的原子振动态密度和微观结构进行表征,结果发现,随着石墨烯与热流夹角减小,界面处的热流从跨石墨烯平面运输转变为沿石墨烯平面的高效率运输,且加入石墨烯后硝酸盐会形成密度较大的致密层结构。同时,采用有效介质理论拟合了微观尺寸的石墨烯/硝酸盐复合材料热导率,结果表明,石墨烯平行于热流方向时复合材料热导率最高,且增加石墨烯体积分数及长度均有助于复合材料热导率的增强。     

芳香族聚酰亚胺泡沫的隔热性能研究

利用DMTA和自制热导测试仪测试了4种自制芳香族聚酰亚胺泡沫的玻璃化转变温度(Tg )、静态温度下的热导率(λ)和动态温度作用下的隔热性能;分析了一定厚度的聚酰亚胺泡沫的密度和温度影响热导率的规律;考察了聚酰亚胺泡沫在动态温度下的隔热性能.结果表明:单体(尤其是二胺)刚性越大,聚酰亚胺泡沫的玻璃化转变温度越高;在密度为50～140kg/m3范围内,聚酰亚胺泡沫的密度对热导率的影响较小;在温度为50～350℃范围内,温度的升高使聚酰亚胺泡沫的热导率增加;在动态温度下,聚酰亚胺泡沫表现出明显的热滞后性.     

氮掺杂和空位对石墨烯纳米带热导率影响的分子动力学模拟

石墨烯是近年纳米材料研究领域的一个热点,其独特的热学性质受到了广泛关注,为了实现对石墨烯传热特性的预期与可控,利用氮掺杂和空位缺陷对石墨烯进行改性.采用非平衡态分子动力学方法研究了扶手形石墨烯纳米带中氮掺杂浓度、位置及空位缺陷对热导率影响并从理论上分析了热导率变化原因.研究表明氮掺杂后石墨烯纳米带热导率急剧下降,氮浓度达到30%时,热导率下降了75.8%;氮掺杂位置从冷浴向热浴移动过程中,热导率先近似的呈线性下降后上升;同时发现单原子三角形氮掺杂结构比多原子平行氮掺杂结构对热传递抑制作用强;空位缺陷的存在降低了石墨烯纳米带热导率,空位缺陷位置从冷浴向热浴移动过程中,热导率先下降后上升,空位缺陷距离冷浴边缘长度相对于整个石墨烯纳米带长度的3/10时,热导率达到最小.石墨烯纳米带热导率降低的原因主要源于结构中声子平均自由程和声子移动速度随着氮掺杂浓度、位置及空位缺陷位置的改变发生了明显变化.这些结果有利于纳米尺度下对石墨烯传热过程进行调控及为新材料的合成应用提供了理论支持.     

石墨烯/炭纤维/聚醚醚酮复合材料的制备及性能北大核心CSCD

使用层间喷涂法制备了石墨烯/炭纤维/聚醚醚酮(GR/CF/PEEK)复合材料,对材料微观形态、力学性能、热学以及电学性能进行了分析。结果表明,0.1 wt%的石墨烯的加入即可使复合材料的层间剪切强度(ILSS)从57.3 MPa增加到77.6 MPa,弯曲强度和弯曲模量分别从1 226.2 MPa、64.5 GPa增加到1 512.3 MPa、73.6 GPa。差示扫描量热结果证明少量石墨烯的加入能够提高复合材料基体的结晶度。同时复合材料的热导率和电导率也随着石墨烯含量的增加而增加,加入0.5 w t%的石墨烯,复合材料的热导率和电导率与未加入石墨烯相比分别增加了15.5%和73.1%。GR/CF/PEEK复合材料与CF/PEEK相比具有更优良的综合性能。     

石墨烯/炭纤维/聚醚醚酮复合材料的制备及性能

使用层间喷涂法制备了石墨烯/炭纤维/聚醚醚酮(GR/CF/PEEK)复合材料,对材料微观形态、力学性能、热学以及电学性能进行了分析。结果表明,0.1 wt%的石墨烯的加入即可使复合材料的层间剪切强度(ILSS)从57.3 MPa增加到77.6 MPa,弯曲强度和弯曲模量分别从1 226.2 MPa、64.5 GPa增加到1 512.3 MPa、73.6 GPa。差示扫描量热结果证明少量石墨烯的加入能够提高复合材料基体的结晶度。同时复合材料的热导率和电导率也随着石墨烯含量的增加而增加,加入0.5 w t%的石墨烯,复合材料的热导率和电导率与未加入石墨烯相比分别增加了15.5%和73.1%。GR/CF/PEEK复合材料与CF/PEEK相比具有更优良的综合性能。     

石墨烯导热纸研究进展

由于依靠声子进行热传导的特性,石墨烯具有异乎寻常的高热导率。理论和实验研究均已证明,单层石墨烯的热导率可达5 000 W·m^-1·K^-1以上,是目前已知热导率最高的一种材料。然而,单层石墨烯由于厚度薄、片径小等几何尺寸上的原因而很难在宏观尺度上获得实际应用。得益于化学方法制备高质量石墨烯粉体的快速发展,将石墨烯粉体制备成柔性的高导热石墨烯纸是近几年的热点研究方向之一。虽然石墨烯纸的面内热导率已经能够达到1 000 W·m^-1·K^-1以上,但与单层石墨烯的热导率仍存在较大的差距,且纵向热导率低。近几年,科研人员从大尺寸石墨烯粉体的采用、石墨烯纸微观结构的优化、还原处理方法的改进、石墨烯与其他物质混合等方面进行了研究,在提高石墨烯纸的热导率上取得了比较显著的效果。本文综述了有关石墨烯纸的研究进展,介绍了石墨烯纸的制备方法,并分析影响石墨烯纸热导率的因素,讨论增强石墨烯纸热导率的方法,总结了提高石墨烯纸热导率的研究思路和发展趋势,最后展望了石墨烯纸在热管理领域的应用。     

氧化石墨烯/金属有机框架材料复合膜在有机废水处理中的研究进展

石墨烯因力学特性、电子效应、光学特性、热性能以及其他化学性质而受到人们的广泛关注,其氧化产物——氧化石墨烯兼具以上优良性能,还含有丰富的羟基、羧基等含氧基团。氧化石墨烯是一种二维材料,具有独特的原子厚度和微米横向尺寸、优异的机械强度、较大的表面积和较强的亲水性,在水处理方面具有广阔的应用前景。近年来,关于氧化石墨烯复合膜的制备方法与应用研究取得了较大进展,但是针对有机废水的处理,复合膜的不稳定性阻碍了其发展。氧化石墨烯膜对有机物有较好的去除效果,但通量较低、稳定性差、抗污性较差的缺点越来越突出。氧化石墨烯的层间距限制了其在水处理中的应用。因此,除研究影响氧化石墨烯膜处理效果的因素外,研究者们还将具有多孔结构的金属有机框架材料与氧化石墨烯结合制备复合膜,并取得了一定的成果。目前,氧化石墨烯/金属有机框架材料复合膜对有机染料亚甲基蓝和刚果红等的去除率可达99%,较氧化石墨烯纯膜的去除率提高约55%。在复合膜处理有机废水的研究中,氧化石墨烯/铜基(HKUST-1)复合膜、氧化石墨烯/锆基(UiO-66)复合膜、氧化石墨烯/锌基(ZIF-8)复合膜等已取得较好的研究成果。其中铜基金属有机框架材料与氧化石墨烯制备的复合膜应用较多,已被广泛用于有机废水、含油废水的处理以及气体分离领域。金属有机框架材料的加入,可有效增大氧化石墨烯的层间距,提高复合膜的亲水性,为水分子通过复合膜提供了有效的通道和推动力,从而提升复合膜的通量和去污性能。本文介绍了国内外氧化石墨烯/金属有机框架材料复合膜的研究与应用,重点论述其在难降解有机物、有机染料废水处理中的研究进展,并对复合膜去除有机物的机理进行探讨。此外,对氧化石墨烯/金属有机框架材料复合膜的发展前景进行展望,在涵盖两种优良吸附剂特性的基础上,随着研究的不断深入,高通量、高去除率、高抗污性能的复合膜将会在更多领域得到应用。     

激光辐射法用于聚酰亚胺/纳米Ag复合膜的制备

在涂覆有PVP/AgNO3胶体的聚酰亚胺(PI)薄膜上,采用激光辐射法将Ag+还原成Ag纳米粒子并嵌入到PI表面,从而制备出聚酰亚胺/纳米Ag复合膜。通过XPS、AFM、SEM等表征手段研究了复合膜表面的化学成分、以及激光通量和PVP/AgNO3配比对纳米银粒子形貌的影响。结果表明,激光通量的提高可使聚酰亚胺/纳米Ag复合膜上的纳米Ag粒子产生一定程度的定向排列;调节PVP/AgNO3的配比,可大致控制Ag粒子尺寸在25～160nm间变化。     

复合相变储冷材料的制备及性能研究

以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为分散剂,多层石墨烯、TiO2/石墨烯(m(TiO2):m(石墨烯)=25∶75)和TiO2颗粒作为导热添加剂,加入到二元复合有机储冷材料中(m(壬酸):m(葵醇)=60:40),制备了复合相变储冷材料。通过吸光度、DSC和热导率测试等手段,对复合相变储冷材料的稳定性、相变温度、相变潜热及热导率进行了评价分析。结果表明,分散剂和导热添加剂的加入,对储冷材料的相变温度和相变潜热影响不大,但对热导率影响较大。当分散剂SDBS浓度为0.2 g/L,导热添加剂(分别为TiO2/石墨烯和TiO2颗粒)浓度为0.5 g/L时,复合相变储冷材料具有较好的稳定性,其热导率分别为为0.2211和0.2096 W/(m·K),相比没有加入任何导热添加剂的储冷材料的热导率(0.1738 W/(m·K)),分别提高了27.22%和20.61%;当分散剂SDBS浓度为0.3 g/L,导热添加剂多层石墨烯浓度为0.3 g/L时,复合相变储冷材料处于稳定状态,其热导率为0.2268 W/(m·K),相比0.1738 W/(m·K),提高了30.49%。由此可知,多层石墨烯可以更有效地增加复合相变储冷材料的热导率,这主要是由于石墨烯具有非常高的比表面积,有利于复合材料更加均匀地分散以及形成更加完善的网格结构,从而有效增加复合相变储冷材料的稳定性及热导率。选用多层石墨烯为导热添加剂(0.3 g/L),SDBS为分散剂(0.3 g/L),可以制备出体系最稳定、热导率最高的复合相变储冷材料。     

三维网状石墨烯/环氧树脂热界面复合材料的制备和热性能

三维网状石墨烯/环氧树脂热界面复合材料由于具有良好的热导性能和力学性能,而被广泛应用于微电子器件领域。但是通过化学剥离-还原法制备石墨烯,在填加石墨烯质量分数相同的条件下,石墨烯/环氧树脂热界面复合材料的热导率差别仍然很大。研究发现这主要是由于石墨烯表面官能团含量不同所导致的,因此很难建立统一的标准评估石墨烯作为导热填料的作用效果。为了避免表面官能团对石墨烯/环氧树脂复合物热导率的影响,本研究小组采用化学气相沉积法制备的三维网状石墨烯作为导热填料,对环氧树脂进行修饰,制备了一系列石墨烯/环氧树脂材料。通过研究三维网状石墨烯含量对石墨烯/环氧树脂材料热导率、力学性能及热导率在高温条件下稳定性的影响,有助于完善石墨烯修饰的环氧树脂热界面复合材料的研究,并建立石墨烯作为导热填料的评价体系。     

石墨烯导热材料研究进展

石墨烯作为一种具有超高热导率的二维纳米材料,在导热领域有着广阔的应用前景.本文综述了石墨烯导热材料的研究进展,介绍了石墨烯本征热导率及其层数、缺陷、边缘情况等对热导率的影响,分析了石墨烯纤维的研究现状及存在的问题,讨论了各类石墨烯导热薄膜(纯石墨烯薄膜/石墨烯杂化薄膜/石墨烯聚合物复合薄膜)热导率的影响因素,归纳总结了各类三维石墨烯导热材料(无规分散石墨烯三维复合材料和特定结构石墨烯三维复合材料)的结构、性能与研究现状,最后指出了目前几种导热材料研究存在的问题并展望了石墨烯未来导热领域的发展方向,尤其是在LED照明、智能手机等高功率、高度集成系统中,石墨烯导热材料有着良好的发展前景.     

磺化聚酰亚胺/多孔聚四氟乙烯复合膜的制备与性能研究

采用表面活性剂对聚四氟乙烯多孔膜进行了表面亲水处理,然后与一种磺化聚酰亚胺膜进行复合,成功地制得了磺化聚酰亚胺/多孔聚四氟乙烯复合膜。该复合膜比相应的未复合的磺化聚酰亚胺膜具有更高的力学强度。与相同离子交换容量(IEC)的磺化聚酰亚胺共聚物膜相比,该复合膜具有相近的质子电导率,但其溶胀率和吸水率更低,显示出更好的综合性能。     

电纺高导热GO/PEO纤维的制备及性能

在聚氧化乙烯(PEO)电纺纤维中添加氧化石墨烯(GO),提高电纺PEO纤维的分子链取向度,从而增加纤维的热导率。讨论了氧化石墨烯的引入影响PEO分子链取向度的机理。通过偏振红外光谱和T型法测纤维热导率,验证了当分子链取向度最高时,PEO电纺纤维的热导率最高,达到22.9 W/m·K,与块体高分子相比,热导率提升了两个数量级。     

石墨烯/硬脂酸超疏水复合膜层的防腐性能

用溶液共混法制备石墨烯/硬脂酸(G/SA)共混溶液,再将其滴涂在微弧氧化后的AZ91镁合金表面制备出超疏水复合膜。用扫描电子显微镜、接触角测量仪和傅立叶红外光谱仪等手段表征了复合膜层的表面形貌、润湿性能以及化学组成,并对微弧氧化膜层和复合膜层进行了阻抗谱和极化测试。结果表明:石墨烯/硬脂酸共混溶液滴涂后使多孔的超亲水微弧氧化膜层转变为具有微/纳米结构的超疏水复合膜层,静态接触角达到162°;复合膜层的腐蚀电流密度降低了4个数量级,电荷转移电阻增加了4个数量级,且能对镁合金提供有效的腐蚀保护。     

三维石墨烯/环氧树脂复合材料导热特性研究

三维石墨烯具有高孔隙率、高热导率和良好的热稳定性等优点。提出利用三维石墨烯形成的连续"导热链"填充环氧树脂从而改善环氧树脂传热性能的方法,通过化学氧化还原法制备了三维石墨烯,进而采用浇注法制备三维石墨烯/环氧树脂复合材料。实验测试了导热性能、比热容和玻璃化转变温度等热物性参数。结果表明:三维石墨烯可大幅度提髙环氧树脂的导热性能。在三维石墨烯的质量分数为3%时,环氧树脂的热导率提高近7倍。研究结果为三维石墨烯在导热复合材料领域的应用提供了实验依据。     

聚乳酸/纳米羟基磷灰石/氧化石墨烯纳米复合膜的制备及生物性能研究

采用溶液浇铸法和超声分散工艺制备了聚乳酸/纳米羟基磷灰石/氧化石墨烯(PLA/n-HA/GO)纳米生物复合膜,利用扫描电镜(SEM)对其断面形貌进行了研究,借助X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析了纳米羟基磷灰石和氧化石墨烯的加入对所得复合膜结构的影响,并对其生物相容性进行了探讨.结果表明,氧化石墨烯和纳米羟基磷灰石在复合膜中分散均匀;细胞在复合膜上贴附牢固、铺展良好,具有良好的生长形态.聚乳酸/纳米羟基磷灰石/氧化石墨烯复合材料为细胞提供了接近天然细胞外基质的人造微环境,显示了该材料在引导组织修复和再生领域中的应用潜力.     

氧化石墨烯/壳聚糖层层自组装复合膜的制备及其在环保领域中的应用

利用层层自组装技术将氧化石墨烯与壳聚糖进行自组装,制备出一种新型的氧化石墨烯/壳聚糖复合膜,并利用原位合成的方法引入纳米银粒子。采用紫外可见光谱(UV-Vis)、红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和原子吸收等分析方法对复合膜的自组装行为和催化性能进行了研究。实验结果表明,氧化石墨烯与壳聚糖可通过层层自组装技术制备出新型复合膜,这种复合膜可包裹纳米银粒子,膜内纳米银粒子对4-硝基苯酚的催化活性较高,并且可实现循环使用。此外,在稳定性实验中,复合膜不会释放纳米银粒子或银离子,避免了给水体带来二次污染。因此,这种材料在水处理等环保领域中可能具有巨大的潜在实用价值。