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。研究结果表明,在石墨烯质量填充分数为3%的情况下,各向异性石墨烯/PDMS的热     

氧化石墨烯原理获新发现

正自英国物理学家安德烈.海姆和康斯坦丁.诺沃肖洛夫因发现石墨烯在2010年获得诺贝尔物理学奖以来,石墨烯特别是氧化石墨烯(GO)在新能源电池、快速充电、生物医学、海水淡化等诸多应用方面都得到了广泛的发展。然而,几个原理方面的问题长期困扰着研究人员。氧化石墨烯表面的官能团分布有什么规律呢?如果有,是什么原因促成了这种分布规律呢?能否利用这些规律在应用上做些文章呢?为回答上述问题,扬州大学物理科学与技术学院教授涂育松的课题组与上海大学环境与化学工程学院研究员石国升的课题组合作开展理论结合实验研究,发现在有     

基底材料对石墨烯膜F-P声压传感器灵敏度的影响分析

文中以多层石墨烯膜为敏感膜片,分别制备了基于P DMS、SU-8、氧化锆的石墨烯膜F-P声压传感器,应用薄膜与基底之间吸附理论,分析了石墨烯膜与基底间吸附能相对于基底材料的杨氏模量成正向变化的趋势,并实验测试了所制备的声压传感器灵敏度.实验结果表明,制备的PDMS和SU-8基底具有较大的表面粗糙度,其虽降低了与石墨烯膜...     

声子晶体软支撑石墨烯谐振器设计与特性研究

航空、航天等领域对高性能传感器提出了系列迫切需求,石墨烯因其优异的机械电子学特性,有望进一步提高传感器性能,得到了广泛研究。石墨烯谐振器作为一种新的敏感单元,因其极薄的厚度而具有非常高的传感灵敏度。但目前,室温下石墨烯谐振器的抗干扰能力和稳定性普遍较差,室温下石墨烯谐振器品质因数较低成为制约石墨烯谐振器性能提升和应用的一个关键因素,提高石墨烯谐振器品质因数成为亟待研究的问题。本文通过建立石墨烯谐振器的能量耗散稀释理论模型,分析石墨烯谐振器能量耗散分布特性;在理论模型指导下,提出一种基于声子晶体软支撑结构的石墨烯谐振器能量耗散抑制新机制,开展石墨烯声子晶体谐振器优化设计、制备与特性测试分析研究,从而为提高石墨烯谐振器品质因数提供一种新的技术手段。     

基于氧阻聚效应的陶瓷面成形工艺优化研究

氧阻聚效应的应用使得陶瓷光固化增材制造技术的加工速度和成形精度有了显著提升。利用自制的陶瓷面成形快速成型系统和具有氧阻聚效应的Al_2O_3陶瓷浆料,开展了氧气浓度、液槽底部PDMS膜的厚度对已固化层与PDMS膜粘接引起的分离力大小的研究;在最优PDMS膜厚(0.3 mm)条件下,氧气浓度对陶瓷件尺寸精度、收缩率以及力学性能的影响研究中发现,氧阻聚效应减小了固化层与PDMS膜粘接形成的分离力大小,但不影响陶瓷零件的弯曲强度(约175 MPa),而且适当的氧气浓度可以显著改善零件的尺寸精度和表面质量。正交实验确定了陶瓷多孔结构成形的工艺参数(包括氧浓度、曝光强度和分层厚度)最优集,对比空气条件下(即氧气浓度约20%)打印成形的多孔结构,最优条件下(即氧气浓度40%)所成形的多孔结构形貌有明显提升,最大尺寸偏差减小45%。     

科学家发现新的三重简并拓扑半金属

正中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心研究员田明亮课题组通过对层状结构的Pt Bi2在40特斯拉高磁场下的量子输运特性测量及第一性原理能带计算研究,发现层状结构的Pt Bi2是新一类三重简并拓扑半金属。拓扑半金属材料具备奇异的磁输运性质(如手性负磁阻、巨磁电阻)以及极高的载流子迁移率等特点,在未来低能耗电子学器件应用上具有重要价值,因而成为国际凝聚态物理研究的前沿和热点研究方向之一。     

聚合物PDMS片表面特性的AFM和XPS初步研究

本文用原子力显微镜(AFM),研究常用固化模具材料玻璃、有机玻璃(PMMA)和塑料制作的PDMS盖片的表面特性。并用XPS分析PDMS表面的化学组成,表明在优化的PDMS芯片制作条件下,PDMS芯片的自粘粘合力取决于盖片的表面粗糙度。     

一步法合成纳孔石墨烯研发成功

正手性分离是分离科学面临的重大挑战,现有手性分离主要依赖色谱柱分离技术,而膜技术在手性分离中的应用难度大,发展也相对缓慢。有文献报道,通过模拟计算表明具有一定结构的纳孔石墨烯有望用于高选择性对映体的分离。因此,发展一种简单快速实现手性纳孔石墨烯膜合成的新方法具有重要意义。中国科学院兰州化学物理研究所手性分离与微纳分析课题组长期聚焦于纳孔石墨烯的合成及其在分离分析中的应用研究。最近,他们将Hummers法制备氧化石墨烯的过程进行扩展,发展出了一种直接从石墨到纳孔石墨烯的一步合成新方法,实现了纳孔石墨烯的简单、快速、高效、低成本的一步合成。     

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。     

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，     

我国建成世界顶级脉冲强磁场实验装置

日前,我国＂十一五＂期间部署建设的国家重大科技基础设施项目——脉冲强磁场实验装置,在华中科技大学通过国家验收,正式宣告我国拥有了国际顶级水平的脉冲磁场实验装置。强磁场与极低温、超高压等,被列为现代科学实验最重要的极端条件之一。脉冲强磁场技术是产生强磁场的重要技术,建设脉冲强磁场实验装置可为凝聚态物理、材料、磁学、化学、生命与医学等领域科学研究提供理想的研究平台。脉冲强磁场实验装置边建设、边试运行。截至2014年9月底,脉冲强磁场实验装置已累计开放5790机时,     

口腔环境下巧克力摩擦性能影响的试验研究

为探讨口腔加工时间对典型高脂高糖食品的摩擦性能影响,开展口腔环境下巧克力摩擦性能的影响因素研究。以人工唾液和某品牌巧克力配制不同巧克力质量分数的混合溶液,改变聚二甲基硅氧烷(PDMS)基础液和固化剂的比例分别制备硬PDMS和含微凸体的软PDMS材料,基于陶瓷球对软PDMS和硬PDMS对软PDMS的两组摩擦副,在MFT-5000摩擦试验机上开展混合溶液在不同载荷和滑动速率的摩擦性能研究,讨论混合溶液与摩擦副的作用机制。结果表明:巧克力在口腔加工过程的摩擦性能与其质量分数、载荷、滑动速率和摩擦副等因素有关,随着巧克力质量分数的降低,巧克力的摩擦因数总体上是减小,这意味着消费者能够获得更好的丝滑感;载荷和滑动速率对巧克力摩擦性能的影响与摩擦副的选取有关,但滑动速率比载荷对其摩擦因数的影响更显著,研究结果为巧克力摩擦性能和口感的系统评价提供参考。     

高性能石墨烯纤维研究获突破

正浙江大学教授高超研究团队近日在石墨烯纤维的规模化制备及高性能化等方面取得新突破。为提升石墨烯纤维的力学性能和导电性能,高超团队首次提出了"全尺度协同缺陷工程"策略,实现了高性能石墨烯纤维的规模化制备,所得石墨烯     

石墨烯在水中的分散稳定性及其减摩性能研究

考察不同分散剂对石墨烯在水中的分散稳定性的影响,研究不同石墨烯含量、不同试验载荷和频率下石墨烯水溶液的减摩性能,分析石墨烯水溶液润滑下GCr15/45#钢摩擦副表面的形貌,初步探讨其减摩机制。结果表明,分散剂KH560和CTAB可以改善石墨烯在水中的稳定分散性能,而且能降低石墨烯水溶液的摩擦因数,随着分散剂含量的增加,石墨烯水溶液的摩擦因数呈降低的趋势;石墨烯水溶液的减摩性能与试验载荷、频率等因素有关,其中载荷对石墨烯水溶液的减摩性能影响较大;去离子水润滑时GCr15/45钢摩擦副表面摩擦机制为腐蚀磨损和磨粒磨损,石墨烯水溶液润滑时摩擦机制为磨粒磨损。     

膜厚对热处理聚二甲基硅氧烷薄膜表面润湿性的影响

针对聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜润湿性这一重要表面特性,通过旋涂法制备不同厚度PDMS薄膜,通过接触角测量、表面形貌观测、薄膜厚度分析、红外化学光谱分析等方式对热处理前、后PDMS薄膜表面润湿性及其物理、化学状态进行表征分析,探究膜厚因素对最终热处理后PDMS薄膜润湿特性的影响机理.研究表明,不同厚度状态下热处理后H...     

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。     

水热合成的流体行为研究获进展

正中国科学技术大学俞书宏院士团队与工程科学学院丁航教授课题组和吴恒安教授课题组合作,在间歇式水热合成的流体行为研究领域取得重要进展。研究人员首次利用氧化石墨烯的液晶行为和凝胶化能力,借助酚醛树脂的固化定型作用,获得具有环形极向结构的凝胶,根据凝胶的微观结构来揭示水热合成中的流体行为。近100年来,水热合成法得到了广泛的应用和发展,已成为合成单晶、金属氧化物、陶瓷、沸石和纳米复合材料等多种材料的常用方法。然而,水热合成中所能获得的信息仅     

石墨烯用于精密构件轻质功能结构的探讨

石墨烯从2004年首次被发现到2010年获得诺贝尔奖至今,世界各国都将石墨烯技术研究提升至战略高度,成为最热门的研究领域之一,在锂离子电池、传感器、功能涂料和复合材料等领域丰硕成果不断。针对精密构件轻质功能结构的应用需求,通过梳理石墨烯材料的技术特征和国内外应用现状,结合精密构件行业特点,对石墨烯作为精密构件轻质功能结构材料的应用发展进行了探讨。     

PDMS基片表面的光刻胶图形化工艺研究

在聚二甲基硅氧烷(PDMS)微纳米器件的制造过程中,经常需要在PDMS基片表面进行光刻胶的图形化。建立了一种PDMS基片表面的光刻胶图形化工艺。通过对PDMS基片表面进行氧等离子体改性处理,提高了PDMS的表面润湿性,使得光刻胶可以均匀地旋涂在PDMS基片表面;提出利用室温下长时间静置代替常规的光刻胶前烘工艺,有效避免了光刻胶在前烘过程中裂纹的产生。最后,作为工艺验证,在PDMS基片表面成功制作出了复杂的光刻胶微阵列图案。     

含石墨烯聚α-烯烃合成基础油的摩擦学行为分子动力学模拟

为探究聚α-烯烃链长和石墨烯添加剂对聚α-烯烃(PAO)合成基础油摩擦性能的影响,采用分子动力学方法研究不同结构的PAO的摩擦学性能,分析PAO分子链长及石墨烯质量分数对润滑油与摩擦副接触面间的剪切应力、范德华能以及油膜厚度的影响。结果表明:石墨烯可以增加润滑油与摩擦副接触面间的范德华能,从而吸附更多润滑油分子,增加油膜厚度,降低剪切应力,提升润滑油减摩效果,且可使范德华能的变化更加平稳,提升润滑油吸附的稳定性;石墨烯对不同链长PAO的影响不同,对于短链PAO,石墨烯较低时就能起到很好的减摩效果,且减摩效果更加明显;而对于长链PAO,石墨烯含量较高时才能起到减摩效果。