化学气相沉积生长石墨烯薄膜转移方法及转移用支撑材料的研究进展

根据化学气相沉积生长石墨烯薄膜转移过程中支撑物的不同,将转移方法分为聚合物支撑法、非聚合物支撑法以及无支撑法,重点对聚合物支撑法用支撑材料进行了分析,并对相关的转移技术进行较完整的总结,并指出了未来的研究方向。     

镀有石墨烯层微热压模具电热耦合作用数值仿真

提出一种提高微热压模具加热冷却速率、缩短微热压成型循环周期的方法。在硅片表面使用化学气相沉积CVD的方法制备石墨烯层,利用石墨烯层高电导率、热导率等特性,研究石墨烯层电热耦合作用对模具温度的影响规律。模拟结果表明,硅模具施加电势增加或石墨烯层厚增加,硅片表面平均温度的升高速率增大;当石墨烯层厚为40 nm、施加电压为150 V时,硅片表面由室温升温加热速率可以达到9.87 K/s,模具温度稳定后,微结构处的温度略高于硅片表面其他位置。     

中科院合肥研究院在石墨烯填充导热复合材料研究方面取得进展

正中国科学院合肥物质科学研究院先进制造技术研究所研究员王晓杰课题组提出将少量石墨烯与聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合,从而提升PDMS导热性能的研究思路,并与强磁场科学中心方军课题组合作,在10 T强磁场设备下制备出各向异性的石墨烯/PDMS复合材料。该课题组的研究结果表明,石墨烯在强磁场下的取向可以显著地提升PDMS的热导率。PDMS作为高分子有机硅聚合物的一种,具有高光学透明度、化学惰性、无毒、非易燃等特性,广泛应用于生物微机电     

若干高性能高分子材料研究进展

近年来,利用石墨烯和聚合物复合以及通过纳米复合实现高分子材料高性能化成为聚合物复合材料新的研究热点和前沿。综述了纳米复合材料与高分子材料高性能化的研究现状,重点分析了石墨烯与聚合物界面之间的氢键、π-π堆栈、共价、配位、成核-结晶五个方面的作用机理;介绍了一些高性能纳米复合材料的主要性能;此外,高分子材料的失效研究和寿命预测对于材料的实际应用具有重要意义,以橡胶密封材料为例,重点讨论了其老化失效机理,以及添加剂、应力和油介质对其老化行为的影响,并指出了其今后的发展方向。     

塑料的四个特征温度

（1）玻璃化温度Tg：指无定型聚合物（包括结晶型聚合物中的非结晶部分）由玻璃态向高弹态或者由后者向前者的转变温度。是无定型聚合物大分子链段自由运动的最低温度，也是制品工作温度的上限。     

含石墨烯润滑油多孔聚酰亚胺摩擦学行为研究

多孔聚酰亚胺（PI）可以在孔隙中储存润滑油,当多孔PI作为摩擦壁面时孔隙内的润滑油会渗出实现润滑。为实现更优异的润滑效果,将石墨烯润滑油渗入多孔PI中,制备含石墨烯润滑油多孔PI。以氮化硅（Si3N4）为摩擦副,基于分子动力学原理建立Si3N4-多孔PI-Si3N4层结构以及多孔含油聚酰亚胺（PI/C）-润滑油膜-Si3N4层结构,模拟多孔PI与Si3N4之间的范德华能、剪切应力、相对浓度分布以及温度分布,分析石墨烯润滑油渗入后形成的含石墨烯润滑油多孔PI结构(PI/CG)对多孔PI润滑性能的影响,并通过试验验证了仿真结果。研究发现：在PI孔隙中浸入石墨烯润滑油后,PI材料的吸附能力变强、剪切应力减小、摩擦副间温度降低以及耐磨性提高;PI/CG可明显改善润滑效果,在摩擦磨损试验过程中的摩擦学性能优于PI/C。     

石墨烯增强功能梯度圆板受热机作用的响应分析

在推广后的Mian和Spencer功能梯度板理论基础上,研究了石墨烯增强功能梯度圆板受集中力和温度场作用的响应问题.基于修正后的Halpin-Tsai模型,考虑了温度依赖和石墨烯缺陷大小对石墨烯增强复合材料弹性模量的影响.沿板厚方向考虑了三种石墨烯纳米片的分布形式,石墨烯增强功能梯度圆板中心受集中力作用时,该问题转化为...     

不同结构石墨烯发声器的热声效率

为了研究不同石墨烯发声器结构对热声效率的影响,建立了石墨烯发声器的声压解析模型,对单层石墨烯发声器、多层石墨烯发声器以及镍铬基的泡沫石墨烯发声器的发声效率进行了理论与实验研究。首先,介绍了石墨烯发声器的工作原理,建立了石墨烯发声器的周期性温度变化模型和声压解析模型。然后,实验研究了单层石墨烯发声器、多层石墨烯发声器以及镍铬基的泡沫石墨烯发声器的热声效率。实验结果表明在14~25 kHz内,施加6 V交流电,测距为6 cm的条件下,单层、多层和泡沫石墨烯发声器的最高SPL分别为35.19,20.36和33.42 dB,SPL理论值最高约为37.45 dB。具有较低电阻,较低比热容,较高导热率的石墨烯发声器可以获得较高的热声效率和声压。     

激光直写制造石墨烯基柔性电子器件的研究进展

柔性电子器件相对于传统电子器件,拥有独特的柔性和延展性,能够在一定程度上适应不同的工作环境,满足设备的形变需求。石墨烯是开发柔性电子器件的理想材料。然而,传统的石墨烯加工技术大多涉及高温和化学溶剂,存在着成本高,工艺线路复杂和环境污染等问题,并不适合未来产业发展。激光直写（Laser direct writing,LDW）技术具有加工速度快,扫描面积大和空间分辨率高等优点,且无需掩模和后处理,在现代工业中广泛应用。最新研究表明,激光直写技术可以从氧化石墨烯、多种聚合物甚至天然材料中衍生出石墨烯,这无疑进一步提升了石墨烯基柔性电子器件的应用潜力。本文对现有激光直写技术制备石墨烯的前驱体进行了归纳分类,并详细介绍了相应的演变过程、加工原理及辅助加工设备,总结了基底转印、表面应变结构、剪纸拓扑结构这三种常见的柔性化制造策略,并重点阐述了其在超级电容器、传感器、纳米发电机和致动器等石墨烯基柔性电子器件中的最新应用,最后对其发展趋势及挑战进行讨论。     

聚合物超声波封接过程中超声传播的数值模拟

在聚合物超声波封接中超声波的传播效率能够实时反映聚合物材料的力学状态变化,使其能够成为封接中的参考变量.针对该参量对超声波封接过程中的超声波传播进行了有限元仿真,依据超声波封接过程建立包含工具头、微器件和底座等有限元模型.根据聚合物材料的黏弹性本构关系,模拟了不同温度和振幅下的超声波封接.通过计算模型中每组接触面间的接触力,研究界面间接触力与温度、振幅的关系,从而分析超声波在聚合物内的传播规律.结果表明:聚合物微器件熔接区内与温度、能量相关的力学性能模量对超声波在聚合物内的传播具有重大影响,超声波的传播效率随着微器件温度的升高而衰减,随着超声波振幅的增大而增加.     

熔融沉积成形喷头挤出参数优化控制

在FDM工艺中，成形材料能否以稳定的速度及温度从喷嘴中挤出将直接影响原型的成形质量。建立了熔体在喷嘴中的压力降与挤出流量、加热温度的数学模型，结合实验，确定了稳定挤出的速度区间。研究结果对FDM工艺中聚合物熔体挤出参数的优化、保证成形精度提供了依据。     

真空高低温下高效热控结构传热特性试验研究

微纳卫星的发展需要新型高效热控技术,基于石墨烯的高效热控系统实施于微纳卫星主结构上,对降低热点温度,拉均星内温度有良好效果。论文介绍了基于石墨烯的微纳卫星热控结构组成及特性,及对这一热控结构在真空高低温下传热特性的测试系统搭建及试验研究。     

高聚合物在双螺杆挤出机中预热融化过程的数值模拟

建立双螺杆挤出机预热起动时包括机筒、高聚合物和螺杆在内的非稳态传热模型,用于预测挤出机的温度变化和分布,以及螺槽中的高聚合物融化情况.数值结果表明,受加热通道分布的影响,总体上机筒中部的温度和靠近加热通道的高聚合物温度较高,高聚合物融化越快."8"字孔内表面、高聚合物和螺杆的平均温度随预热时间的增加而升高,"8"字孔内表面的温度在预热初期上升最快,在预热末期最先达到稳态,而螺杆的温度变化趋势与"8"字孔内表面温度变化趋势相反.与温度变化相协同,高聚合物在机筒内的融化速率随预热时间逐渐减小.研究结果对机筒加热通道的设计和优化,以及准确预测安全预热时间具有指导意义.     

应用石墨烯材料的大功率LED散热仿真

为解决LED热量集中问题,设计高导热散热模型以及使用高导热材料格外重要。石墨烯材料因在平面的二维方向具有良好的热导率,将其与散热器表面相结合,能充分发挥其在热扩散方面的作用。石墨烯在平面方向高达5 300 W/(m·K)的热导率,可有效传导温度,消除热点,快速降低结温。主要研究石墨烯与铝散热器基底表面相结合的方式对LED灯具散热性能的仿真分析,采用ICEPAK散热分析软件和仿真技术,分析了不同厚度石墨烯的散热效果,获得了用于所设LED模型条件下的石墨烯最佳厚度条件,并与不使用石墨烯情况下作了对比研究。肯定了石墨烯对降低LED结温的影响。     

石墨烯原子级层间剪切作用研究获进展

正中国科学院国家纳米科学中心纳米系统与多级次制造重点实验室研究员张忠、刘璐琪和清华大学教授徐志平合作,设计和发展了微纳鼓泡力学实验技术,精确表征了双层石墨烯层间的范德华剪切作用。二维材料表现出多种优异和新奇的特性,得到了广泛关注和研究。实际上,由于制备技术的限制或者功能设计的需要,目前在应用中单原子层的二维材料往往堆叠成多层结构,多层石墨烯/聚合物复合材料、多级次层状结构二维材料电容器、     

改性石墨烯对水中亚甲基蓝的吸附性能研究

当下我国的染料废水排放十分多,里面含有大量的亚甲基蓝,会对水资源造成严重的污染,严重影响了居民的生活和我国的生态环境。而吸附法是一种操作简便、成本较低的污水处理办法。本文对改性石墨烯在水中对亚甲基蓝的去除进行了仔细研究,用各种显微镜和扫描仪器对普通石墨烯和改性石墨烯进行对比分析,实验分析了温度等因素对于两种石墨烯去除的实际影响。     

碳纳米管/石墨烯球负载纳米镍的制备及性能

通过喷雾干燥技术和热处理工艺制备了碳纳米管/石墨烯球-纳米镍(CNTs/GR-Ni)复合材料,并对其吸附性能和催化性能进行了研究。结果表明:利用喷雾干燥技术并经适当热处理成功制备了碳纳米管/石墨烯负载纳米镍的复合材料,纳米镍颗粒均匀地分布在碳纳米管/石墨烯微米球的表面;碳纳米管/石墨烯-纳米镍具有优异的吸附性能和磁性分离性能;与单质镍相比,碳纳米管/石墨烯球-纳米镍具有优异的催化性能,将高氯酸铵的高温分解温度降低了135℃。     

La2O3对铜基自润滑复合材料高温摩擦磨损性能的影响

为进一步提高铜基自润滑复合材料的硬度和高温摩擦磨损性能,采用粉末冶金热压法向铜-石墨烯-WS2复合材料中引入La2O3增强相颗粒,并对铜-石墨烯-WS2复合材料和La2O3增强铜-石墨烯-WS2复合材料在不同温度下的摩擦磨损性能进行对比研究。结果表明:复合材料烧结过程中各组元没有发生分解或互相反应,烧结后材料结构致密并且各组元均匀分布于基体中,La2O3增强相的引入在提高复合材料硬度的同时会降低材料热导率;室温下2种复合材料摩擦因数和磨损率比较相近,而高温下石墨烯和WS2的氧化导致Cu-RGO-WS2复合材料摩擦磨损性能下降,而La2O3则能发挥增强相作用和高温自润滑作用,使Cu-RGO-WS2-La2O3复合材料的高温摩擦磨损性能更优异。室温下铜-石墨烯-WS2复合材料的磨痕处仅发生了轻微的塑性变形,而La2O3增强铜-石墨烯-WS2复合材料的磨损机制主要是磨粒磨损;高温下铜-石墨烯-WS2复合材料的磨损机制为黏着磨损,而La2O3增强铜-石墨烯-WS2复合材料的磨损机制则为磨粒磨损和疲劳磨损。     

基于电场驱动熔融喷射聚合物基复合材料高分辨率3D打印

针对当前聚合物基复合材料（Polymer matrix composites,PMC）成型存在打印分辨率低、打印材料受限、成型结构较为简单、工序复杂等方面的不足和局限性,尤其是还面临难以实现宏/微结构跨尺度高效制造的挑战性难题,提出一种基于电场驱动熔融喷射PMC高分辨率3D打印新工艺。阐述了基于电场驱动熔融喷射PMC高分辨率3D打印的基本原理和工艺流程。通过试验,揭示了主要工艺参数（碳填料含量、施加电压、螺杆转速、打印速度、加热温度等）对于打印件分辨率（精度）和质量的影响及其规律。利用自主搭建的试验平台,并结合试验优化的工艺参数和提出的两种打印模式,实现了多层石墨烯/聚乳酸（Polylactic acid,PLA）和多壁碳纳米管/PLA复合材料微尺度三维网格、多层石墨烯/PLA大高宽比薄壁圆环、多壁碳纳米管/PLA复合材料柔性导电网格以及其他聚合物复合材料3D结构典型工程案例的制造。研究结果表明,提出的电场驱动熔融喷射3D打印能实现高分辨聚合物基复合材料成型（使用内径300 μm喷嘴,实现了分辨率为40 μm的PMC特征结构制造）,而且还具有大面积宏/微结构跨尺度集成制造的优势。     

新型石墨烯有望大幅提高锂空气电池容量

近日，美国西北太平洋国家实验室（PNNL）的研究团队利用新途径，构建出了可用于锂，空气电池的多孔分层石墨烯。这种基于气泡构建的石墨烯结构的形态与破损的蛋壳相似，可大大提高锂空气电池的储能容量，未来有望取代应用于电动汽车的传统光滑石墨烯片，解决普通石墨烯在使用中易被微粒阻塞的困扰。