石墨烯对搅拌摩擦加工铝基复合材料性能的影响

采用结合粉末工艺的两步法搅拌摩擦加工制备石墨烯增强铝基复合材料,研究了石墨烯添加量对复合材料力学性能和导电性能的影响。结果表明,石墨烯的添加对铝基复合材料性能有明显的影响,随石墨烯添加量增加,复合材料的硬度逐渐提高、塑性持续下降,而抗拉强度和电导率均呈先增后减的趋势。石墨烯体积分数为3.7%时,复合材料的抗拉强度最高,达到146.5 MPa,与同等加工条件下的纯铝相比,提高了78.7%,而石墨烯体积分数为1.3%时,复合材料的电导率最高,达到30.62 MS/m,较同等加工条件下的纯铝基体提高了53.4%。     

纺锤状ZnO/还原氧化石墨烯异质结构及其微波吸收性能

目的调节石墨烯的电磁匹配,以实现最优的微波吸收性能。方法通过改进的Hummers法制备氧化石墨烯GO,以六水合硝酸锌、双六甲撑三胺、氧化石墨烯为原料,采用水热法在140℃获得了具有异质结构的包裹r-GO的纺锤状ZnO棒(S-ZnO/r-GO)。通过X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及透射电子显微镜(TEM)测试,分别对S-ZnO/r-GO的组成成分、形貌特征以及微观结构进行了表征,同时采用同轴法,通过矢量网络分析仪测试分析了不同填充浓度下S-ZnO/r-GO复合材料在2~18 GHz范围内的电磁特性,并通过计算得到了材料的微波反射率损耗。结果尺寸均匀且相互交织的纺锤状ZnO棒被大量褶皱的还原氧化石墨烯所包覆,构建了一种相互连接的三维交织结构。纺锤状ZnO的引入以及三维结构的建立,明显改善了S-ZnO/r-GO异质结构在2~18 GHz频率范围内的电磁特性和微波响应。在厚度为2.0 mm,频率为14.8 GHz处,最大反射率损耗值达到−40 dB,有效吸收带宽几乎覆盖整个Ku波段。结论纺锤状ZnO/r-GO复合材料表现出优异的微波吸收性能和较宽的有效吸收频段,具有一定的应用前景。     

聚苯胺接枝氧化石墨烯的制备及其吸附性能研究

石墨烯自从被发现以来,其功能复合材料在各领域的研究与应用被广泛关注。本论文的研究中采用改进的Hummers方法制得了氧化石墨烯,并在其表面进行接枝改性的基础上,与聚苯胺形成共价接枝,从而制备得到聚苯胺-羧基功能化石墨烯,通过FT-IR、XRD及SEM等测试手段对材料进行表征分析,证实得到了预期产物。最后利用高效液相色谱检测了材料的吸附性能,结果表明该材料对苯并芘具有良好的吸附性能。     

简捷水热法制备氟化石墨烯及其表征

氟化石墨烯是一种石墨烯衍生物,在润滑材料、电子器件等领域具有广阔的应用前景。采用回流搅拌并水热还原的方法制备氟化石墨烯,并在不加HF的情况下以同样的方式制备了水热还原的还原氧化石墨烯(rGO)。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)等对样品进行形貌观测和表征。FTIR的结果表明氟化产物中含有C-F键和部分未完全还原的含氧基团;由XRD谱可以看出,产物晶型较差,其层间距和原料的性质有关;Raman谱证实了石墨烯的基本结构依然存在,但也存在大量缺陷,并且rGO比FGS的规整度略高;XPS谱表明样品表面有氟元素的存在,意味着FGS制备成功;TEM结果显示该样品为单层和少层。该方法操作简单、原料廉价易得、工艺要求不高,适用于批量生产氟化石墨烯。     

石墨烯/聚(N-异丙基)丙烯酰胺复合薄膜电极材料的制备

石墨烯凭借巨大的比表面积和优良的电性能在储能领域受到广泛的关注,但团聚问题限制了其应用发展。针对由Hummers法合成的石墨烯分别采用聚丙烯酰胺和聚N-异丙基丙烯酰胺进行改性,制得石墨烯/聚丙烯酰胺、石墨烯/聚N-异丙基丙烯酰胺自支撑薄膜,以亲水大分子链网络在石墨烯片层间阻隔其层间团聚。结果表明,改性后的石墨烯薄膜具有优异的保水性,当其作为电极材料时显现出良好的循环稳定性和较大的比电容。其中,石墨烯/聚N-异丙基丙烯酰胺自支撑薄膜处于电流密度为0.2 A/g时的电极比电容可达273.8 F/g。     

磁性石墨烯/聚氨酯柔性复合材料的制备及自修复效能

为了提高复合材料的导电、导热及自修复性能，在传统共混法的基础上采用化学沉积法将四氧化三铁（Fe₃O₄）修饰到石墨烯上，得到磁性石墨烯，并将其与聚氨酯、碳纳米管共混后经磁场干预控制石墨烯片层的排列得到磁性石墨烯/聚氨酯柔性复合材料。采用SEM、Raman、FTIR对柔性复合材料的微观形貌、分子结构进行表征，并通过激光导热仪、四探针电阻率测定仪和万能试验机分析磁场调控对复合材料电、热、力学以及修复性能的影响。结果表明：磁场下柔性复合材料中的石墨烯片层排列规则，且层次分明，轮廓清晰可见；其热扩散系数相比于未加磁场提高了10 %~12 %，且在高温下具有稳定性，缺陷修复时间减少了50 %；对比出现缺陷前及修复后的复合材料发现，表面电阻率和抗拉强度分别相差0.006Ω·cm和2.4MPa，而无磁场环境下的变化量是其 3～4倍。     

常用碳基固体润滑薄膜的研究现状与展望

首先从碳基固体润滑薄膜的应用需求与成本效益出发,探讨了研究碳基固体润滑薄膜的迫切要求和重要意义,然后对类金刚石(DLC)薄膜、类富勒烯(FLC)薄膜及石墨烯薄膜三类最常用的碳基固体润滑薄膜的研究现状进行了较详细的介绍。其中,重点介绍了DLC薄膜的三种减摩抗磨机理,探讨了掺杂元素改性对DLC薄膜硬度、摩擦系数和磨损率等多个方面的影响,并指出外部因素(基体材料、过渡层和应用环境等)对DLC薄膜性能的重要作用。探讨了掺氢、掺氟和掺氮对FLC薄膜构性转变和摩擦学性能的影响。总体来说,氟掺杂导致FLC结构变化,并显著改变薄膜硬度;掺氮会诱导类富勒烯微结构的增加;掺氢FLC薄膜热处理后可达到超润滑状态。总结了石墨烯薄膜制备工艺的发展、石墨烯基复合薄膜的摩擦学性能和石墨烯薄膜在不同基体材料的应用。最后,指出了碳基润滑薄膜领域亟待解决的关键难题,并对未来的研究方向做出了预测。     

石墨烯/碱式硫酸镁晶须/PVC复合材料的制备及性能表征

以改进的Hummers法制备还原氧化石墨烯(RGO),以RGO和碱式硫酸镁晶须(MHSHw)为填料,采用机械球磨法制备RGO/MHSHw/PVC复合粉料,经平板硫化机热压成型得三相复合板材。考察了RGO和MHSHw对复合材料电阻率、阻燃性能及力学性能的影响。结果表明:RGO具有很好的片层结构和导电性;当MHSHw添加量为5%,RGO添加量为1%时,RGO/MHSHw/PVC复合板材的表面电阻率为4×106Ω/square,比纯PVC下降8个数量级,达到了商业抗静电效果,拉伸强度达到最大值17.61 MPa,比纯PVC提高了44.04%,复合板材氧指数>33%,具有阻燃性能,得到力学性能优良兼具有抗静电和阻燃性能的复合材料。