碳纳米管和石墨烯在天然橡胶中的应用研究进展

介绍碳纳米管和石墨烯在天然橡胶(NR)中的应用研究进展。碳纳米管和石墨烯凭借其独特的结构和性能,可以改善NR的力学性能、电学性能和导热性能等,提高其利用价值。碳纳米材料/NR复合材料是功能性橡胶材料的重要发展方向之一。目前,我国碳纳米管和石墨烯工业产品成本较高,其与NR复合材料的研究大多还处于试验阶段。随着碳纳米管和石墨烯的生产规模化及其在聚合物基体中的分散技术和作用机理研究的进一步深入,碳纳米管和石墨烯在NR中的大规模应用将得到快速发展。     

石墨烯热电器件栅控特性研究

为了获得一种稳定可控的能源，提出一种栅控石墨烯热电器件。通过对石墨烯通道的载流子输运机理的分析，获得了温度和栅压对通道电阻的影响。依据半经典Mott公式推导了石墨烯塞贝克系数的表达式，同时给出了石墨烯的电导率和热导率模型。最后通过有限元分析(FEA)建模获得不同栅压条件下的器件温度，当栅极电压V_B=0 V时，石墨烯热电器件热端和冷端温度差为30 K；当V_B=6 V时，最大温差达到50 K；当V_B=30 V时，最小温差只有10 K。结果表明，栅压对热电器件的性能有明显的调控性。该研究可为石墨烯热电器件的设计提供理论参考。     

固体理论进展——半世纪回顾

本文回顾了自1964年密度泛函理论(DFT)提出而引入了被称为第一原理计算电子学近半个世纪以来,固体物理在理论、材料与实验上的进展.所选的关注点是那些和微纳电子学与集成电路技术有关的重大进展.内容分为固体理论与计算电子学、低维与超导材料两个部分.硅基CMOS集成电路在经历了本文涵盖的同一历史时期中令人瞠目的高速发展后,无论在研究与产业上都处于一个新发展阶段的十字路口.通过回顾作为现代信息工程基石的固体器件与理论的进展,可以对今后集成电路的发展趋向提供一个分析参考.     

裂纹对石墨烯拉伸力学性能影响的数值仿真

为研究裂纹对石墨烯力学性能的影响,以锯齿型石墨烯为研究对象,基于分子动力学方法,采用Tersoff势函数分析裂纹长度对石墨烯拉伸力学性能的影响以及含有裂纹的石墨烯在不同应变率下的拉伸变形破坏过程.结果表明,裂纹长度的增加大大减小石墨烯的抗拉强度和抗拉应变,对弹性模量有一定影响;裂纹降低石墨烯的抗拉应变对应变率的敏感性,但对于含有裂纹的石墨烯,仍可以增大加载速率来提高石墨烯的抗拉性能.     

Pt-Au二元双金属/氧化石墨烯电化学传感器同时检测尿酸及多巴胺的应用研究

尿酸(UA)是人体最基础的代谢产物,多巴胺(DA)是一种重要的神经递质。二者同时存在于体液当中,其含量对于人体的健康有着极大的影响,因此实现快速、高效、准确的同时检测具有非常重要的意义。该文研制了一种基于Pt-Au二元双金属负载石墨烯的电化学传感器用于尿酸和多巴胺的测定,结果表明Pt-Au和石墨烯的纳米复合物对尿酸和多巴胺具有非常好的催化氧化作用,并且能实现峰的分离(ΔE>200mV),为尿酸和多巴胺的同时测定提供了有力条件。该传感器对尿酸和多巴胺同时测定的检测下限分别为1.996μmol/L和0.999μmol/L,线性范围分别为17.417μmol/L～1259.357μmol/L和2.486μmol/L～260.141μmol/L。基于Pt-Au二元双金属和石墨烯的电化学传感器具有制作简单方便,成本低廉且具有良好的重现性,用于实际样品的同时测定也得到较好的效果。     

基于氮掺杂石墨烯传感器检测双酚A

制备了氮掺杂石墨烯为修饰电极,对双酚A(BPA)进行了电化学检测.实验表明,BPA在+0.2～+0.8 V扫描电位范围内,有一个不可逆的氧化还原峰出现.不同扫速的循环伏安行为发现,BPA的电化学氧化是一个由吸附控制的电极反应过程.BPA的浓度在4.0× 10-8～4.0× 10-6 mol/L范围内与其氧化峰电流呈线性关系,检出限达到1.33×10-8mol/L (S/N=3).该电极用于检测各种塑料中的BPA含量,回收率在95.93％～103.5％之间,结果令人满意.     

氧化石墨烯复合膜的制备及其在水体中脱除染料的性能

为同时提高氧化石墨烯(GO)膜的稳定性及分离性能,以戊二醛为交联剂,引入聚乙烯醇(PVA)和二氧化钛(TiO₂),采用真空辅助过滤法制备了TiO₂/GO/PVA复合膜,通过SEM、TEM、FTIR、XRD对复合膜的形态结构进行表征,并通过接触角仪、错流装置和超声实验测试膜对染料的分离性能及稳定性。结果表明:随着TiO₂添加量的增大,TiO₂/GO/PVA复合膜的层间距从0.68 nm增加到0.78 nm,水接触角由53.2°降低为48.0°;在错流过滤条件下,TiO₂质量分数为2%的TiO₂/GO/PVA复合膜分离性能最优,且在长时间连续运行过程中表现稳定,对苋菜红和甲基蓝的截留率保持在99.4%以上,通量最高可达12.14 L/(m²·h·bar)(1 bar=0.1 MPa),且该复合膜具有良好的结构稳定性。     

三维还原氧化石墨烯凝胶染料降解的材料应用

目前在人类社会经济快速发展中,生态环境中的水资源不可避免地会受到有机物、无机物和微生物的污染,随着工业化的加速发展,清洁水资源的防治已成为严重的全球性问题,特别在发展中国家尤其突出。本文讲述了具有三维结构的还原氧化石墨烯凝胶染料降解材料的领先优势,及其在各行业中对有机染料降解处理的应用以及现阶段染料降解材料的性能和研究现状,并对具有三维结构的还原氧化石墨烯凝胶染料降解材料在水资源治理的应用中提出材料循环使用的展望设想。     

备制石墨烯镀层之疏水性海绵用于油水分离研究

本文以改进的HUMMERS法制备还原氧化石墨烯,将其镀层到商业聚氨酯海绵。该rGO-PU海绵在10次重复使用性中显示出优异的稳定性,其水滴与静态接触角为129度,对油滴的接触角为0度,显示rGO-PU海绵具备超疏水特性,在油水分离中具有很高的分离效率及良好的可重复使用性,亦具低成本特质,实现环境修复材料方面极具有潜在的应用前景。     

新型低维碳纳米材料的研究进展

近年来,新型低维碳纳米材料的发展日新月异,独特的微观结构和形貌,使其具有优异的电学、热学、力学和光学等特性,在纳米器件、传感器、柔性电池、柔性可穿戴器件等领域有很好的应用前景。本文综述了具有代表性的富勒烯、碳纳米管和石墨烯三类低维碳纳米材料的特性、制备技术及应用研究进展,探讨了碳纳米材料的应用前景和发展趋势。