粉末冶金法制备石墨烯/铝基复合材料研究进展

石墨烯/铝基复合材料作为新型轻量化复合材料,具有良好的力学性能和导电、导热性,应用前景良好。与其他制备复合材料的工艺相比,粉末冶金工艺方法具有工艺流程短、制备成本低以及材料设计灵活等优点。基于此,综述近些年来国内外采用粉末冶金工艺制备石墨烯/铝基复合材料的研究现状,重点介绍原料粉末处理及烧结方式对石墨烯/铝复合材料组织性能的影响,比较不同制备工艺下材料的组织性能特点,分析粉末冶金法制备的石墨烯/铝基复合材料存在的不足,展望石墨烯/铝基复合材料的应用前景。     

石墨烯增强铜基复合材料制备工艺及性能的研究进展

作为常用的金属材料,铜因强度较低而应用范围受限,石墨烯具有优异的综合性能,作为极具潜力的增强体而受到广泛关注。石墨烯增强铜基复合材料兼具了铜和石墨烯的优良性能而成为了重要的研究对象。介绍了石墨烯增强铜基复合材料的制备工艺与综合性能,重点讨论了各种制备工艺的特点、强化机制、构型设计,总结了针对复合界面结合弱与石墨烯分散困难这2类主要技术难点的解决途径,最后对石墨烯增强铜基复合材料的制备工艺进行了展望。     

油-水分离用超疏水石墨烯泡沫材料研究获进展

<正>中国科学院新疆理化技术研究所环境科学与技术研究室复合材料研究团队科研人员通过调节材料表面粗糙度以及表面能,设计了具有超疏水特性的油水分离用石墨烯泡沫材料。科研人员利用氧化石墨烯良好成模特性,采用抽滤技术,首先制备了氧化石墨烯的薄膜,运用发泡技术,通过控制反应时间,制备了表面含有一定官能团的石墨烯泡沫,然后在其表面均匀负载了氧化硅的纳米颗粒,通过硅烷的修饰,制备出了具有超疏水特性的油水分离用石墨烯泡沫材料,水的接触角为153°,     

石墨-金属复合材料的制备及应用

石墨烯有特殊的二维结构和优异的物理、化学及机械性能,作为强化相可以有效改善材料的强度、硬度、耐磨性、导电性等。高性能石墨烯-金属复合材料的应用广泛,既可作为结构材料使用,也可以作为超级电容器、锂电池、生物传感器和储氢材料。本文对石墨烯-金属复合材料的主要制备方法及及其应用做了简单的介绍,并概括了其今后可能的发展方向。     

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℃。     

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。     

中科院金属所提出氧化石墨烯绿色制备方法

正氧化石墨烯是一种重要的石墨烯衍生物,最初主要作为宏量制备石墨烯的前驱体,近年来由于其不同于石墨烯的诸多独特物理化学性质和广阔应用前景而越来越受到人们的重视。由于存在大量的含氧官能团,氧化石墨烯在水中具有良好的分散性,且易于组装和功能化,因此广泛用于制备多功能分离膜、高导高强纤维、超轻超弹性气凝胶等多种功能材料,并且在电化学储能、催化、生物医药、复合材料等方面表现出良好应用前景。     

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。     

石墨烯/纳米铜复合润滑油添加剂摩擦学性能研究

采用改进的Hummers方法制备石墨烯,并采用纳米激光粒度仪和X射线衍射仪对其进行表征。使用油酸和十八胺对纳米铜和石墨烯进行表面修饰,以改善其在润滑油中的分散稳定性;通过四球实验及缸套-活塞环变载荷摩擦磨损实验,评价石墨烯和纳米铜复合添加剂在润滑油中的减摩抗磨特性。采用金相显微镜和扫描电镜（SEM）观察试样磨损表面形貌,分析石墨烯和纳米铜复合添加剂的减摩抗磨机制。结果表明,石墨烯/纳米铜复合添加剂的加入使润滑油具有更加优异的抗磨减摩性能,且优于单一纳米铜或石墨烯添加剂;在摩擦过程中,石墨烯和纳米铜对摩擦副表面的凹槽和划痕进行了填充,使得磨损表面珩磨纹更加细密;同时,复合添加剂在摩擦过程中在摩擦表面形成了含有铜元素和碳元素的薄膜,起到了自修复作用。     

SiO2包裹纳米Cu粒子/环氧树脂复合材料及其在芯片封装领域的应用

为提高微电子封装材料的散热性能并保留其良好的电绝缘性能,以环氧树脂为基体,二氧化硅包裹纳米铜粒子(SiO2-Cu)为填料,采用机械混炼法制备了芯片封装用SiO2-Cu环氧树脂复合材料。采用SEM和TEM研究了SiO2-Cu纳米粒子在环氧树脂中的分散情况;研究了填料对复合材料导热系数、热膨胀系数(CTE)和力学性能的影响。结果表明:SiO2-Cu纳米粒子在环氧树脂中分散性良好;复合材料的导热系数随SiO2-Cu纳米粒子填充量的增加而增大,填充量(体积分数)超过25%时导热系数开始下降,SiO2-Cu纳米粒子适宜用量为总体积的25%;随着填料的增加,复合材料的CTE减小;当SiO2-Cu纳米粒子填充量为25%时,用于芯片封装材料时具有良好的抗冲击性能和较长的电迁移失效时间。     

铸造铜-石墨复合材料

本文采用流变工艺方法加入石墨柱子制备铜-石墨复合材料,并对其组织和性能进行了研究。试验结果表明:铜-石墨复合材料具有较低的摩擦系数,是一种良好的自润滑、减震材料。     

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。     

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。     

纳米Al2O3填充LDPE/POM复合材料的力学和摩擦性能研究

采用挤出混合与注塑成型制备出不同含量的纳米Al2O3填充LDPE/POM复合材料,并进行力学和摩擦磨损性能实验。结果表明,随着纳米Al2O3的增加,LDPE/POM复合材料的缺口冲击性能先提高后降低,其中添加8%纳米Al2O3后复合材料的缺口冲击强度提高了近3倍;添加Al2O3纳米粒子后增加了复合材料的摩擦因数,但对耐磨性影响不大。由于纳米Al2O3作为刚性粒子可以提高材料的硬度,因此复合材料仍表现出良好的耐磨性;然而纳米粒子在摩擦表面富集,产生了犁沟现象,因此提高了材料的摩擦因数。     

钨铜复合材料的研究进展

钨铜复合材料具有高的强度、良好的导电导热性、低的热膨胀系数、良好的高温抗氧化性等诸多的优良性能;重点介绍了钨铜复合材料的应用、传统制备方法及国内外钨铜复合材料制备新工艺的研究发展。     

纳米NbSe_2铜基自润滑复合材料的摩擦学性能

将固相反法制备的纤维和片层结构的2种纳米NbSe2材料分别与铜粉混合,冷压制成纳米NbSe2铜基复合材料。采用SEM、TEM、HRTEM表征其表面形貌、微观结构和相组成,在UMT-2摩擦试验仪上测试其摩擦性能。结果表明,采用固相反应的方法制备的纤维和片层结构的纳米NbSe2材料,具有良好的结晶性和纯度;在铜基复合材料中,纳米NbSe2材料的加入使得复合材料表现出优异的减摩性能;与片层结构相比较,纤维状纳米NbSe2铜基复合材料都具有更低更稳定的摩擦因数。     

石墨烯作为润滑油添加剂的研究进展*

作为环境友好型材料,石墨烯超薄的片层结构、出色的力学性能、优异的耐高温和自润滑等性能使其在润滑油领域备受关注。综述石墨烯、功能化石墨烯(各种有机分子对石墨烯的共价和非共价修饰)和石墨烯与其他纳米粒子(氟元素、金属单质、金属化合物等)的复合材料作为润滑油添加剂的研究进展;归纳总结石墨烯的物理摩擦吸附膜、摩擦化学膜、自修复效应、复合材料滚珠效应等抗磨减摩机制;指出石墨烯添加剂目前研究存在的问题,如不同制备方法或不同功能化的石墨烯在润滑油中的最佳掺量及抗磨减摩性能存在较大的差异,不同结构的石墨烯润滑油添加剂在不同工况和不同润滑域中的抗磨减摩性能和机制研究还不够系统完善,石墨烯、功能化石墨烯、石墨烯复合材料的制备,基于分子动力学的理论设计研究较少;提出石墨烯添加剂研究的发展方向,如建立石墨烯润滑油添加剂结构与抗磨减摩性能关系的大数据模型,采用分子动力学等模型对新型高性能石墨烯润滑油添加剂的分子结构进行理论设计和可控合成。     

石墨烯增强铁基复合材料制备工艺及其性能的研究

石墨烯具有高强度、高韧性、低密度和耐高温的优异性能,是一种理想的复合材料增强体。采用性能优异的石墨烯代替贵重金属元素,通过常温下单向压制结合高温烧结的粉末冶金法将石墨烯粉末均匀地分散在铁基材料中,分别制备出了Fe-C、GNSs/Fe和GNSs/Fe-C三组材料,探究该工艺下不同含量的石墨烯对铁基复合材料性能的影响。     

石墨烯负载有序介孔硫化锌纳米棒复合材料的制备及光催化性能

采用微波辅助加热法制备了石墨烯负载有序介孔硫化锌纳米棒复合材料,研究了复合材料的微观形貌和物相组成,分析了氧化石墨烯含量(0~15%,质量分数)、微波加热功率(320~800 W)和时间(0~80min)对微观形貌和光催化性能的影响,并对复合材料的形成机理以及微观形貌与光催化性能的关系进行了探讨。结果表明:复合材料由片状石墨烯和棒状硫化锌组成,有序介孔硫化锌纳米棒均匀地分布在石墨烯表面;氧化石墨烯含量的增加有利于硫化锌纳米棒的均匀分布,微波加热功率的增加和微波加热时间的延长有利于促进硫化锌纳米棒的形成;当微波加热时间为60min,微波加热功率为640 W,氧化石墨烯质量分数为10%时,复合材料的光催化性能最佳。     

石墨烯增强AZ91镁基复合材料的力学性能

分别以质量分数为0.1%的氧化石墨烯和石墨烯纳米片为增强相制备了AZ91镁基复合粉和复合材料,分析了氧化石墨烯与AZ91镁合金的界面反应机理;测试了复合材料的力学性能并观察了拉伸断口形貌。结果表明:以氧化石墨烯为增强相复合材料的屈服强度、伸长率和显微硬度分别为224.85MPa,8.15%和70.14HV,与基体镁合金的相比分别提高了39.7%,35.4%和31.8%,高于以石墨烯纳米片为增强相复合材料的;氧化石墨烯因带有含氧官能团极易与镁合金粉混合均匀,且两者反应生成的MgO有利于提高石墨烯与镁合金基体的界面结合强度,从而提高复合材料的力学性能。