高浓度石墨烯水分散液的制备与表征

利用高压均质液相剥离法,以鳞片石墨为原料,水为介质,制备高浓度石墨烯水分散液。采用紫外可见光谱研究表明活性剂浓度、高压均质压力和循环次数对石墨烯水分散液浓度C_G的影响。通过拉曼光谱、扫描电镜、透射电镜、激光粒度仪分析水分散液中石墨烯的结构和形貌。结果表明:通过调节各工艺参数,获得了浓度为324.3mg·L^-1的石墨烯水分散液,所得浓度是超声液相剥离法的10倍;石墨烯水分散液中石墨烯缺陷少、厚度薄、片径大,具有良好的品质;将所得石墨烯分散液制备石墨烯自支撑膜,其电导率可达3.2×10~4S·m^-1。     

介电型石墨烯吸波复合材料研究进展EI北大核心CSCD

石墨烯因其独特的介电特性、高比表面积、低密度等性质,被认为是新一代吸波材料的有力候选。然而,单一组分的石墨烯吸波性能不佳,因此近年来石墨烯基吸波复合材料成为研究热点。本文介绍石墨烯及其复合材料的吸波机理与特性,指出介电型石墨烯作为极具发展潜力的吸波复合材料具有轻质、高强、宽频、薄层的特点。从石墨烯基体与掺杂体两方面综述了介电型石墨烯吸波复合材料的研究进展。最后指出,开发损耗能力强的新型介电掺杂体、构筑多组分吸波复合材料体系、建立通用的设计方法以及探索大批量的制备方法是未来的研究方向。     

锌离子电容器正极材料研究进展

作为新型储能设备,水系锌离子电容器具有高功率密度、大能量密度、长循环寿命和高安全性等优异性能,在民用电子设备和军用电气化武器装备领域具有极高的应用前景,有望成为代替锂离子电池的新一代储能方案。本文系统梳理了活性炭正极材料、碳纳米管正极材料、石墨烯正极材料和生物质碳正极材料等碳基正极材料的储锌能力,总结了MXene正极材料在锌离子电容器领域的研究进展,归纳了过渡金属氧化物正极材料的锌离子储存性能,指出开发高容量、耐高压、耐低温正极材料的必要性与紧迫性。     

拉曼光谱在石墨烯聚合物纳米复合材料中的应用EI北大核心CSCD

拉曼光谱不仅能够用于确定石墨烯的物理性质、缺陷程度及层数等,也逐渐发展成为研究石墨烯聚合物复合材料重要的分析表征工具。石墨烯拉曼特征峰可用于对复合材料中石墨烯进行二维及三维的拉曼成像,从而获得石墨烯的分散状态。石墨烯拉曼特征峰的位移能够灵敏地反映石墨烯的形变程度,从而定量地评估复合材料中石墨烯与聚合物分子之间的相互作用、计算石墨烯的有效杨氏模量以及确定石墨烯的空间取向。本文综述了拉曼光谱在石墨烯聚合物复合材料领域的应用研究,介绍了拉曼光谱技术在石墨烯聚合物复合材料领域的最新研究进展,如石墨烯复合材料的微观变形机理、石墨烯与聚合物基体之间的应力转移效率、影响材料性能的关键性因素等。石墨烯聚合物复合材料的拉曼光谱研究目前仍以模型化复合材料为主要研究对象,而且聚合物基体的荧光效应也会在一定程度上限制拉曼光谱的应用。针对于此,可适当提高激发光的功率而产生一些非线性效应,以大幅增大拉曼光强度,从而使拉曼光谱技术在石墨烯聚合物复合材料领域中得到更广泛的应用。     

表面改性对FeSiCr磁性吸波材料耐温吸波性能的影响

通过球磨工艺,以硅烷偶联剂KH560对FSC(FeSi_7Cr_3)磁粉进行表面改性,采用扫描电镜(SEM)、热重(TG)分析,研究了表面改性前后FSC磁粉的微观形貌及热分析性能。用矢量网络分析仪测量吸波材料的电磁参量,发现球磨后磁粉颗粒形貌由球形变为扁平片状。TG结果表明,表面处理后试样在900℃氧化4h后仍然具有较好的抗氧化性。电磁参量结果表明,高温氧化后试样的介电参数有所降低。高温氧化结果表明,利用硅烷偶联剂KH560对FSC磁粉进行表面改性,能够提高吸波材料的耐高温性能。表面改性后的FSC磁粉在高温处理后仍然保持良好的吸波性能。在氧化温度为700～900℃时,反射损耗峰由4GHz向高频偏移到6GHz附近,反射损耗性能依旧保持在15dB左右,可见表面改性吸波材料表现出较为良好的抗氧化吸波特性。     

钛合金叶片燃烧后冷却过程的三维热流耦合数值模拟

为了理解航空发动机钛火发生后叶片的冷却过程,采用有限元方法结合ROTOR37转子模型,分别对550℃阻燃钛合金(TF550钛合金)和600℃高温钛合金(TA29钛合金)燃烧后压气机通道内温度场、流场进行数值模拟研究。结果表明:相对马赫数对于压气机通道内叶片散热有一定的影响,其中叶尖燃烧区域在0.7~1的低马赫数区域散热能力最佳;相对于前缘燃烧区域,叶尖燃烧区域的冷却过程更为复杂,且冷却速率比前缘燃烧区域低一个数量级;在叶尖燃烧区域内,TF550钛合金和TA29钛合金的冷却温度差异比较显著,在1000~2500K温度区间内的差别最大,前者比后者低100K以上,在300~500K温度区间内前者比后者低30K以内;叶尖燃烧区域流场的温度畸变会增加喘振的剧烈程度,设计叶片时应充分考虑燃烧对喘振裕度的影响。     

氧化石墨烯/铜基复合材料的微观结构及力学性能

采用球磨和真空热压烧结方法成功制备氧化石墨烯/铜复合材料。利用OM,SEM,XRD,显微硬度计和电子万能试验机等分析球磨后的复合粉形貌,研究氧化石墨烯添加量对复合微观结构及力学性能的影响。结果表明:制备的氧化石墨烯/铜基复合材料组织致密,氧化石墨烯以片状形态较均匀地分布在铜基体中,并与铜基体形成良好的结合界面。氧化石墨烯质量分数为0.5%时,复合材料的综合力学性能较好,显微硬度和室温压缩强度分别为63HV和276MPa,相对于纯铜基体分别提高了8.6%和28%。其强化机理为剪切应力转移强化、位错强化和细晶强化。     

δ-MnO2纳米片的制备、表征及电化学性能

分别采用醋酸锰和乙醇还原高锰酸钾,制备2种超薄δ-MnO_2纳米片电极材料(δ-MnO_2-A与δ-MnO_2-B)。通过XRD、XPS、SEM/TEM、比表面积分析等手段研究材料的晶体结构、化学成分、微观形貌和孔径分布特征。电化学性能测试表明:2种材料具有相似的比电容和倍率性能。但是相比于δ-MnO_2-A,电极材料δ-MnO_2-B具有更高的钾含量和锰空位含量,片层状结构更加清晰、稳定,因而充放电循环稳定性更好。在0.5mol/L Na_2SO_4电解液中,1mV·s^-1扫描速率下δ-MnO_2电极材料的比电容可达227F·g^-1。100mV·s^-1扫描速率、5000次循环后,电容保持率为87.6%。     

磷酸铁锂/石墨烯复合材料的合成及电化学性能

采用研磨、超声分散与搅拌干燥的工艺方法制备磷酸铁锂/石墨烯复合材料。利用TEM,SEM,XRD和Raman对材料组织结构进行表征,并组装成扣式电池进行电化学性能测试。SEM图像表明,在该工艺所制备的磷酸铁锂/石墨烯复合材料中,石墨烯贴附在磷酸铁锂颗粒表面,并且均匀地分散在复合材料中形成良好的导电网络。电化学测试结果显示,添加2%(质量分数)石墨烯后,磷酸铁锂的倍率性能和循环性能都得到明显提高。具体表现为:倍率性能方面,在5C充放电条件下,放电比容量提高到94.2mAh·g~(-1),是添加前的2.53倍;循环性能方面,100次循环(1C充放电)后容量衰减由添加前的43.5%下降到添加后的9.6%。这种简便的工艺能够实现石墨烯在电极材料中的均匀分散,充分发挥石墨烯优异的导电性,进而提升磷酸铁锂正极材料电化学性能。