石墨烯纳米孔传感器制造与单分子过孔形态检测

石墨烯是已知最薄的二维材料,其厚度仅为0.335 nm。与传统固态纳米孔相比,石墨烯纳米孔传感器具有极高的检测分辨率。通过MEMS工艺与二维材料湿法转移工艺组合制造出石墨烯薄膜芯片。其中,使用Raman和氦离子显微镜成像判别转移后石墨烯质量。随后,采用氦离子束刻蚀技术在单层石墨烯薄膜上制造出直径为20 nm的石墨烯纳米孔。测量出石墨烯纳米孔传感器电流-电压关系,与经典纳米孔电导理论符合。本论文研究表明单层石墨烯纳米孔传感器检测可检测出牛血清蛋白(Bovine serum albumin, BSA)水平,垂直和旋转三种过孔形态,阻塞电流值分别为1200 pA, 150 A, 650 pA。同时也辨识出多分子同时过孔信号,BSA分子排列成三角形状穿过石墨烯纳米孔。     

创新前沿

科学家用石墨烯纺成纳米级纤维最近,浙江大学高分子系高超教授的课题组证明:纳米级的氧化石墨烯片可以纺制成长达数米的宏观石墨烯纤维。所制备的纤维不但强度高,而且韧性好,可以打成结或者编织成导电的垫子。这种纤维可能是实现石墨烯在现实器件(例如柔性电池和太阳能电池)应用的关键材料。     

科学家首次合成具有拓扑性质石墨烯纳米带

正上海交通大学物理与天文学院特别研究员王世勇与瑞士、德国、美国科学家合作,首次合成具有拓扑性质的石墨烯纳米带,并且探测到石墨烯材料的拓扑性质。在物理学中,拓扑是物质的一个基本属性。拓扑材料具有传统材料不具备的新颖物理性。比如,此类材料的导电边缘由于受到材料本征的拓扑性质保护,往往可以无视缺陷的存在而仍然显示导电性质,因此可用于设计无耗散的电子器件,具有巨大的应用前景。石墨烯纳米带作为准一维的石墨烯纳米结构,由于量子限域效应和边界效应,其电子结构与宽度和边缘结构密切相关。     

我国成为石墨烯基础研究领域领跑者

正中航工业航材院在国际石墨烯研究领域首创"烯合金"材料,这一具有里程碑意义的重大自主创新,不但发明了一类具有优异性能的新型高端合金材料,也使我国成为石墨烯材料科学前沿基础和应用研究的领跑者。石墨烯纳米片是由sp2杂化碳原子组成的单原子层厚度的二维材料,其展现出一系列不同寻常的物理性能。石墨烯纳米片因其特殊的二维结构.引起了物理、化学和材料学界研究者的极大兴趣。石墨烯是理想的复合材料纳米填料.由于其具有高强度.如何利用其来提高复合材料的强度成为研究热点。     

石墨烯超表面的极化不敏感电磁诱导反射

利用时域有限差分(Finite difference time domain,FDTD)方法研究了石墨烯超材料的电磁诱导反射(Electromagnetically induced reflection,EIR)效应.首先,设计了一种在太赫兹波段上由二氧化硅(SiO2)、金和石墨烯条组成的三层超材料结构.然后,讨论了石墨烯条的宽度、长度和电磁波的入射角等参数不同的情况下该结构的电磁诱导反射效应,并通过改变结构的中间层介质材料得出SiO2是一种优良的介电材料.最终的模拟结果表明,该石墨烯超材料对极化入射的电磁波不敏感.该极化不敏感和大入射角的电磁诱导反射结构在光通信滤波器和太赫兹器件中有潜在的应用.     

石墨烯/铜混合纳米流体对微量润滑车削304不锈钢的影响

为了揭示纳米粒子的协同作用机理,以少层石墨烯为载体,纳米铜作为负载金属粒子,在可生物降解润滑油基础上,分别采用分子水平混合和机械混合方法制备了石墨烯/铜混合纳米流体。在确定的石墨烯/铜比例及纳米粒子的质量分数条件下,进行了微量润滑切削AISI 304不锈钢的单因素试验研究。结果表明,配方合适的分子水平混合纳米流体协同润滑作用优于机械混合纳米流体,MQL加工时可降低切削温度,提高表面质量,减小刀具磨损。     

不同维度碳纳米材料对水润滑橡胶轴承摩擦磨损性能的影响

以碳纳米管(MWNT)、多层石墨烯(MLG)和纳米石墨(NG)为填料,采用溶液共混法制备3种不同维度碳纳米材料改性的丁腈橡胶基复合材料试样。在水润滑及重载工况下对3种材料进行摩擦磨损试验,结合摩擦因数、表面形貌和磨损量等参数的测试对材料的摩擦学性能进行比较,通过SEM电镜表征,揭示不同维度碳纳米填料的作用机制。结果表明:碳纳米材料的加入能够明显降低丁腈橡胶材料低速下的摩擦因数,提高其抗磨性能,其中三维结构纳米石墨的改性效果最优。3种碳纳米填料的作用机制分别为:一维碳纳米管因长径比大,易与橡胶分子形成物理交联点,并且起到微轴承作用;二维石墨烯易于脱落转移形成良好的固体润滑膜来改善摩擦磨损性能;三维纳米石墨由于颗粒的粗糙表面与橡胶基体相互嵌入,能增加黏附力,且能减少界面脱黏现象。     

石墨烯-铜复合材料的研究现状

石墨烯具有良好的导电、导热及机械性能,不仅可以作为各种功能材料的良好载体,还可以作为制备先进金属基复合材料的理想增强相,以提高金属材料的强度和韧性。此类复合材料作为活塞环或活塞销等高摩擦内燃机配件的制备基体具有良好的特性。本文总结了近几年来关于石墨烯-铜纳米复合材料的最新研究进展,主要从催化材料、润滑添加剂、传感器等实际应用方面讲述了不同方法制备铜纳米颗粒修饰石墨复合材料的发展.     

气体平均自由程纳米尺度效应的蒙特卡罗模拟

纳米尺度下的气体流动具有不同于常规尺度的规律,其中重要的特征是纳米间隙中气体分子自由输运行程将减小,进而影响气体的输运规律。利用直接模拟蒙特卡罗方法,考察了依赖于努森数Kn的气体分子壁面碰撞率,计算了分子平均自由程并给出了结果对比,最后验证了依赖于Kn数的纳米尺度效应函数。结果表明:过渡区分子与壁面碰撞率之间满足一定的关系,以此为基础得到的纳米尺度效应函数反映了纳米间隙对平均自由程的影响。     

石墨烯吸附甲醛分子理论研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算研究石墨烯与甲醛分子的吸附现象。结果表明,甲醛单分子与石墨烯的结合能约为-0.064 eV,结合强度较小;可通过掺杂原子提高石墨烯与甲醛分子的结合强度,这为甲醛分子的储存材料研究提供了参考。     

石墨烯吸附甲醛分子理论研究（英文）

基于密度泛函理论的第一性原理计算研究石墨烯与甲醛分子的吸附现象。结果表明,甲醛单分子与石墨烯的结合能约为-0.064eV,结合强度较小;可通过掺杂原子提高石墨烯与甲醛分子的结合强度,这为甲醛分子的储存材料研究提供了参考。     

MoS_2/石墨烯复合材料对NO_x气敏特性影响分析

为了快速准确检测汽车尾气中的NO_x气体浓度,采用低温水热法制备了MoS_2/石墨烯复合纳米材料。利用掩膜法将制备的MoS_2/石墨烯镀膜于氧化铝基体表面形成敏感薄膜,制作了一种薄膜型NO_x传感器。采用扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)和X-射线光电子能谱(XPS)仪,表征了MoS_2/石墨烯的相组成、微观形貌和电化学特性,分析了MoS_2/石墨烯复合材料对NO_x的气敏机理。在气体传感器静态测试系统上,测试了NO_x传感器灵敏度、温度、响应-恢复、抗干扰和长期稳定等特性。结果表明,MoS_2/石墨烯传感器灵敏度是MoS_2传感器2.1倍,响应时间为3.6 s,恢复时间为9.9 s,具有良好的重复性、选择性和长期稳定性。表明该传感器可实现汽车尾气中NO_x准确检测。     

福建省石墨烯产业现状及发展建议

石墨烯是世界上已知的强度最高、韧性最好、重量最轻、透光率最高、最好的纳米导电材料,具有广阔的市场前景;福建省具备发展石墨烯产业的产业基础。文章分析了福建省石墨烯产业环境、产业发展优势及劣势,提出了福建省石墨烯产业发展建议。     

n+p组合结构臭氧气体传感器研究

n＋P型半导体气体传感器是基于气体传感器互补增强原理的一种新结构半导体气体传感器。该种传感器是由两种传导类型不同的敏感体A和B构成，A是n型半导体材料，B是P型半导体材料。理论分析表明：当敏感体A和B满足一定条件时，该种传感器灵敏度高、热稳定性好，在理论的指导下，通过实验和比较，获得了性能较好的n＋P组合结构臭氧敏气体传感器。实验结果与理论分析符合得很好。     

p+n组合结构半导体甲苯气体传感器

p+n型半导体气体传感器是基于气体传感器互补增强和互补反馈原理的一种新结构半导体气体传感器.该传感器由两种传导类型不同的敏感体A和B构成,A是p型半导体材料,B是n型半导体材料.理论分析表明:当敏感体A和B满足一定条件时,该种传感器具有高的灵敏度、好的选择性和热稳定性.在理论的指导下,通过实验获得了性能较好的p+n组合结构半导体甲苯敏气体传感器.     

气体压力敏感材料的发展

介绍了气体压力敏感材料的发展状况,并总结、比较了不同敏感机理下的气体压力敏感材料的性能,最终对气体压力敏感材料的发展趋势进行了预测。     

手性可控石墨烯纳米带制备成功

正近日,中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员王浩敏团队关于六角氮化硼(h-BN)的研究取得新进展,首次在其表面成功制备出手性可控的石墨烯纳米带(GNR),并进行了输运性质研究。GNR是一种准一维的石墨烯纳米结构,不仅具有高迁移率和载流能力,而且由于量子限域和边缘效应,能够开启带隙。这些特性使GNR有望成为包括纳米尺度场效应晶体管、自旋电子器件等的候选材料。然而,在绝缘衬底表面,可控地制备具有锯齿型或扶手椅型两类边缘特异性的亚     

石墨烯相变研究取得新进展

近日，国家纳米科学中心的方英课题组发展了一种新颖的，可以直接、实时观测石墨烯在聚合物中相变的方法。他们巧妙地把Pristine石墨烯夹心在只有几百个纳米厚的聚合物基质中。当体系温度高于聚合物的玻璃化温度时，     

p型CuO及其复合材料气体传感器的研究进展

氧化铜(CuO)是一种典型的p型半导体金属氧化物,但纯CuO作为敏感材料具有一定的缺陷,因此需采用一系列改性方法以提高CuO的气体敏感性能。综述了近年来基于CuO及其复合材料的气体传感器的研究进展,并指出了CuO基气体传感器目前存在的问题以及未来的研究方向。     

基于SnO2-CuO掺杂的CO2气体敏感特性研究

以氧化物半导体SnO2为基体材料加入40％的活性CuO材料,制备出了对CO2具有敏感性的气体敏感材料,其检测浓度范围为0 ～5％.实验结果表明,在SnO2 - CuO敏感材料的基础上掺杂适量CeO2、Ag2O、Bi2O3等氧化物,不仅提高了其对CO2气体的灵敏度,而且可以提高其稳定性,从而改善了其对CO2的敏感特性.在试验结果的基础上,分析并讨论了该系列材料对CO2气体的敏感机制.基于这种敏感材料的CO2气体传感器具有结构简单、容易制备、使用方便和价格低廉等优点.