磷氮阻燃剂PiP-DOPO的制备及对环氧树脂的阻燃EI北大核心CSCD

以无水哌嗪、DOPO、四氯化碳为原料制备了磷氮阻燃剂6,6’-(哌嗪-1,4-二基)双(6H-二苯并[c,e][1,2]氧杂磷苯-6-氧化物)(PiP-DOPO),通过红外光谱与核磁共振对其结构进行了表征。将其用于阻燃环氧树脂,通过热重分析(TG)对PiP-DOPO与环氧树脂复合材料的热性能进行了表征,通过氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL94)及锥形量热测试对环氧树脂复合材料的阻燃性能进行了表征,通过扫描电镜(SEM)对环氧树脂复合材料残炭形貌进行了表征。结果表明,当体系中磷的质量分数为1.50%时,TG测试表明,600℃时体系残炭量由23.02%(EP-0)增加至25.23%(EP-3)(N2氛围),LOI为27.5,UL94测试为V-0级,最大热释放速率(PHRR)由622.8kW/m2降至325.0kW/m2,总热释放量(THR)由121.8 MJ/m2降至76.8 MJ/m2,SEM表明PiP-DOPO的加入能够明显改变环氧体系残炭的表面形貌,PiPDOPO对环氧树脂有良好的阻燃效果。     

碳纤维/氧化石墨烯多尺度增强体的制备与表征EI北大核心CSCD

利用改进Hummers法制备氧化石墨烯,通过"grafting to"法接枝到用硅烷偶联剂Kh550处理的碳纤维表面,从而获得碳纤维/氧化石墨烯多尺度增强体。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)和红外光谱(IR)对获得的多尺度碳纤维的形貌、结构和表面官能团进行了表征,并利用纤维电子强力仪和电阻率仪研究了接枝前后碳纤维力学性能和传导性能的变化。结果表明,氧化石墨烯主要接枝在碳纤维表面的沟槽和缺陷处,碳纤维表面不饱和碳原子数目增加,微晶尺寸减小,接枝后碳纤维的拉伸强度提高了9.8%,断裂伸长率提高了13.1%,而其电导率降低了11.6%。     

石墨烯/聚合物复合材料导热性能研究进展EI北大核心CSCD

石墨烯是一种新型的二维纳米材料,可以提供声子的二维传播路径,具有非常优异的导热性能,是导热型聚合物复合材料的理想填料。文中总结了石墨烯/聚合物复合材料导热性能的影响因素(石墨烯取向、石墨烯尺寸、温度、聚合物链长度、石墨烯片层厚度、石墨烯分散性和与聚合物的界面强度),重点介绍了3种增强石墨烯/聚合物复合材料导热性能的方式(共价键连接、非共价键连接、多种填料协同共混)。     

TiO_2/石墨烯纳米复合材料对UV固化水性聚氨酯的改性EI北大核心CSCD

通过溶胶-凝胶法制备了锐钛矿型的纳米TiO_2,用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,用水热法合成了纳米TiO_2/石墨烯复合材料。采用异佛尔酮二异氰酸酯和聚乙二醇1000为反应单体,二月桂酸二丁基锡为催化剂,二羟甲基丙酸作为扩链剂,并以甲基丙烯酸羟乙酯封端,成功制备出水性聚氨酯预聚体。将TiO_2/石墨烯复合材料引入UV固化聚氨酯体系,制备了含有不同质量分数复合材料的聚氨酯涂层。采用扫描电子显微镜、X射线粉末衍射、傅里叶变换红外光谱、紫外-可见分光光度计等手段对样品进行表征,分析了材料的形貌、组成、结构及光催化降解性能。结果表明,TiO_2/石墨烯复合材料改性水性聚氨酯涂料表现出了较好的光催化性能。280nm紫外光照射下24h之内对甲基橙降解率达到77.20%,而在可见光条件下复合材料对甲基橙降解率达到57.52%。经改性的聚氨酯涂层的各项力学性能有了不同程度的提高。     

石墨烯改性碳纤维树脂基复合材料的制备和性能评价EI北大核心CSCD

以石墨烯预浸料作为功能层,铺贴在碳纤维预成型体表面,通过热压罐共固化成型的方法,制备石墨烯改性碳纤维树脂基复合材料。利用超声扫描、金相电镜、四探针、矢量网络分析仪和万能材料试验机等测试手段研究石墨烯预浸料对复合材料内部质量、电磁屏蔽性能和力学性能的影响。实验结果表明:石墨烯预浸料的加入,并不会影响到复合材料的内部质量,并且石墨烯功能层和碳纤维结构层之间具有良好的界面相容性。在此基础上,石墨烯预浸料作为功能层,利用其优异的导电性能,可以使得复合材料的电磁屏蔽性能显著提高。当加入G105/3234石墨烯预浸料时,复合材料的电磁屏蔽效能由27.7 dB提高到64.7 dB。与此同时,改性后的碳纤维树脂基复合材料仍然可以保持良好的力学性能。     

机械法制备石墨烯的研究进展EI北大核心CSCD

作为近年来的材料"明星"石墨烯,其制备方法的研究大多集中在化学方向,然而其许多本征物性的发现却来自于微机械剥离法制备的石墨烯。本文全面介绍了各类机械法诸如胶带法,"纳米铅笔"法,超薄切片法,超声波法,行星式球磨法,搅拌球磨法,低能纯剪切磨法和三辊磨剥法制备石墨烯的研究进展,评述了以上制备方法的特点及其面临的问题,并展望了机械法制备石墨烯的未来发展前景。     

石墨烯杂化体的制备及对聚丙烯的阻燃

采用Hummers法制备氧化石墨烯(GO)水溶液,利用钛酸四丁酯在此溶液中的水解反应制备石墨烯接枝二氧化钛(RGO-TiO_2)纳米杂化体;通过熔融共混法制备石墨烯接枝二氧化钛改性聚丙烯复合材料(RGO-TiO_2/PP),并对其热性能和燃烧行为展开研究。利用红外光谱、X射线衍射、激光拉曼光谱和扫描电镜对RGO-TiO_2杂化体及复合材料的微观结构进行了表征分析;利用热重分析、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧法、锥形量热等方法研究了复合材料的热性能和燃烧行为;利用万能试验机和冲击试验机,研究复合材料的力学性能。结果表明,在复合体系中RGO-TiO_2分散性优于石墨烯片(RGO);RGO-TiO_2可显著提高复合材料热稳定性,LOI从17.0%增加到21.4%,熔滴滴落速率和生烟量明显减少,热释放速率(HRR)和热释放速率峰值(PHRR)分别下降10%和43.8%;弯曲强度和冲击强度均先增加后降低。     

石墨烯/炭纤维/聚醚醚酮复合材料的制备及性能北大核心CSCD

使用层间喷涂法制备了石墨烯/炭纤维/聚醚醚酮(GR/CF/PEEK)复合材料,对材料微观形态、力学性能、热学以及电学性能进行了分析。结果表明,0.1 wt%的石墨烯的加入即可使复合材料的层间剪切强度(ILSS)从57.3 MPa增加到77.6 MPa,弯曲强度和弯曲模量分别从1 226.2 MPa、64.5 GPa增加到1 512.3 MPa、73.6 GPa。差示扫描量热结果证明少量石墨烯的加入能够提高复合材料基体的结晶度。同时复合材料的热导率和电导率也随着石墨烯含量的增加而增加,加入0.5 w t%的石墨烯,复合材料的热导率和电导率与未加入石墨烯相比分别增加了15.5%和73.1%。GR/CF/PEEK复合材料与CF/PEEK相比具有更优良的综合性能。     

轻质石墨烯基电磁屏蔽材料的研究进展EI北大核心CSCD

随着先进电子科学技术的迅速发展,电磁辐射造成的电磁污染、电磁干扰、泄密等问题已经成为电子、航天、航空、信息、通信等领域关注的重要问题,本文基于电磁屏蔽的基本理论与石墨烯的主要制备方法,针对不同的应用场合,综述了石墨烯基块体电磁屏蔽材料、泡沫电磁屏蔽材料、柔性薄层电磁屏蔽材料、高温电磁屏蔽材料4大类轻质电磁屏蔽材料的研究进展。同时,概述了石墨烯基电磁屏蔽材料的主要设计思路和制备方法,讨论了电磁屏蔽材料中的基本科学问题。基于应用发展的需求,分析了未来新型电磁屏蔽材料的发展方向和趋势,为发展设计新一代轻质高性能电磁屏蔽材料及结构提出了新的构想。     

羧甲基纤维素-石墨烯复合气凝胶的制备及吸附研究EI北大核心CSCD

在氧化石墨的基础上添加适量廉价的羧甲基纤维素,以一步水热反应成功制备羧甲基纤维素/石墨烯复合气凝胶(CMC/GA),并对CMC/GA进行官能团结构、微观形貌等表征分析。以水中亚甲基蓝(MB)为吸附对象,研究CMC/GA对水中MB的吸附能力和吸附机制。结果表明:温度越高,MB溶液的初始浓度越大,对吸附越有利;吸附等温线符合Langmuir模型,吸附体系的活化能为57.951 kJ·mol-1,表明CMC/GA对MB的吸附为单分子层吸附且属于化学吸附。MB的吸附动力学符合准二级动力学模型;内扩散模型表明,CMC/GA对不同浓度MB的吸附过程均分为大孔扩散和微孔扩散两个阶段且大孔扩散速率明显大于微孔扩散。     

超临界流体剥离制备石墨烯研究进展EI北大核心CSCD

石墨烯作为一种新型二维碳纳米材料,具有极好的物理性质和极大的应用潜力。如何大规模制备高质量、低成本的石墨烯是石墨烯产业化的关键问题。本文综述了石墨烯的制备方法及其优缺点,详细介绍了超临界流体剥离制备石墨烯的原理、研究现状及表征方法。讨论了超声波和芘基聚合物辅助超临界流体剥离制备石墨烯法的特点。超临界流体剥离制备石墨烯法设备简单、条件易达到、产品质量高,为石墨烯的工业化生产提供了新的思路。     

电化学法制备石墨烯的研究进展EI北大核心CSCD

石墨烯优异的导电、导热、光学和力学性能,使其成为制造新一代电子、光电装置材料的理想选择。因此,高质量、规模化、低成本的石墨烯制备技术研究开发尤为重要。电化学剥离石墨制备石墨烯是一种很有前途的湿化学方法,具有可扩展性、溶液加工性和环境友好性等优点。本文综述了电化学法制备石墨烯技术的研究进展,阐述了电化学法制备石墨烯的机制,重点分析了石墨阳极氧化和阴极剥离过程涉及因素变化对石墨烯的剥离效率及产率、形貌、质量和缺陷程度的影响,简要介绍了电化学法制备功能化石墨烯材料及其应用,并指出电化学法制备石墨烯技术的未来发展方向是电解质体系设计、电解条件优化、剥离机理认识及电解池合理设计等。     

石墨烯负载硫化锌/硫化铜异质结的制备及光催化性能EI北大核心CSCD

采用微波辅助加热方法制备石墨烯负载硫化锌纳米颗粒,在其基础上,通过离子交换反应形成石墨烯负载硫化锌/硫化铜异质结的复合物(rGO-ZnS/CuS)。通过SEM,TEM,XRD等手段对样品进行形貌观察和物相分析,并分别讨论氧化石墨烯含量、不同硫源和微波加热时间对复合物形貌和光催化性能的影响。结果表明:硫代乙酰胺为硫源,微波反应时间为30min,氧化石墨烯质量分数为10%时,能够在石墨烯表面获得均匀分布的硫化锌/硫化铜异质纳米结的复合物,在可见光照射下,150min内降解水中81.2%的甲基橙,显示出优异的光催化效果,异质结内形成的界面电子转移现象以及石墨烯作为电子受体进一步促进内部光生电子空穴的分离是提高光催化效果的原因。     

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。     

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。     

三维石墨烯-吡咯气凝胶/环氧树脂复合材料的制备及其性能EI北大核心CSCD

通过三步法及真空辅助浸渍的方法制备了石墨烯-吡咯气凝胶/环氧树脂复合材料,该复合材料质轻并且内部的多孔石墨烯-吡咯气凝胶具有较为均一的三维结构,在与环氧树脂复合之后,这种三维结构也能很好地保留。石墨烯的三维网络为电子传导提供了快速通道,使材料的导电性能显著提高,仅有0.23%(质量分数)填料含量的石墨烯-吡咯气凝胶/环氧树脂复合材料(1G-1%P,1300℃)的电导率可以达到67.1 S/m。石墨烯-吡咯气凝胶/环氧树脂复合材料(1G-1%P,1300℃)的电磁屏蔽性能在8~12 GHz可以达到33 dB,更重要的是石墨烯-吡咯气凝胶骨架还起到了增强环氧树脂基体力学性能的作用,弯曲强度和弯曲模量与环氧树脂基体相比分别提高了60.93%和25.98%(10G-5%P,180℃),石墨烯-吡咯气凝胶的三维结构可以有效地改善材料整体的电磁屏蔽性能以及力学性能。     

石墨烯和氧化石墨烯水基润滑添加剂在镁合金冷轧中的摩擦学行为EI北大核心CSCD

选用石墨烯和氧化石墨烯作为水基润滑添加剂,对比研究两种纳米材料对AZ31镁合金在冷轧过程中的摩擦学性能的影响。采用场发射扫描电镜(FESEM)和拉曼光谱仪(Raman)对石墨烯和氧化石墨烯水基润滑液润滑条件下轧后板材表面形貌和成分进行了分析,探讨了石墨烯和氧化石墨烯作为水基润滑添加剂的润滑机理。结果表明,石墨烯和氧化石墨烯在水中最优含量为0.5%(质量分数),摩擦因数分别为0.132和0.038,磨损体积分别为23.1 mm^3和2.59 mm^3。同时氧化石墨烯水基润滑液优良的润滑性能降低了镁合金轧制过程中的轧制力,改善了轧后板材表面质量。相同测试条件下,氧化石墨烯水基润滑液的润滑性能优于石墨烯水基润滑液,主要原因是其在水中良好的分散性和在镁合金表面优异的润湿性。     

聚苯胺/聚乙烯醇/磺化石墨烯复合材料的制备及性能EI北大核心CSCD

通过加入十二烷基苯磺酸钠制备聚苯胺/聚乙烯醇/磺化石墨烯(PANI/PVA/S-GNS)导电复合材料,采用红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜对其结构和形貌进行表征;通过溶解性能测试,表明十二烷基苯磺酸钠的加入,可有效降低PANI的团聚,提高复合材料的溶解性能;通过循环伏安和交流阻抗对其电化学性能进行测试,结果显示少量S-GNS的加入就能提高复合材料的电性能,在扫描速率为50 mV/s时,PANI/PVA/S-GNS的比电容为661.2 F/g,远大于比电容为354.3 F/g的PANI/PVA。     

氧化石墨烯改性密胺树脂/石蜡相变微胶囊的制备及性能EI北大核心CSCD

通过原位聚合法制备了氧化石墨烯(GO)改性的密胺树脂(MF)/石蜡相变微胶囊。采用红外光谱、扫描电镜、差示扫描量热分析、热重分析等手段分析了相变微胶囊的微观结构及热性能,研究了GO含量对相变微胶囊形貌、包覆率和渗漏率的影响。研究结果表明,制备的相变微胶囊为较规则的球形,GO的加入并没有改变壁材或芯材的化学结构;GO改性使相变微胶囊的包覆率由91.39%提高至94.08%,增大了相变微胶囊的储能能力;GO改性相变微胶囊的防渗性能得到大幅提升,250h时的渗漏率由9.43%下降至2.68%,下降了71.6%,相变微胶囊的使用寿命得到提高。     

聚苯胺包覆纤维素纳米晶/石墨烯复合电极材料的制备与性能EI北大核心CSCD

首先通过原位聚合的方法制备聚苯胺(PANI)包覆纤维素纳米晶(CNC)(CNC@PANI)纳米复合物,进而采用共混法制备CNC@PANI与rGO的复合电极材料(CNC@PANI/rGO)。研究不同苯胺与CNC的用量比对所得复合电极材料的结构形貌和电化学性能的影响。采用扫描电镜、X射线衍射、红外光谱以及电化学工作站等测试手段对制备的复合电极材料的结构形貌、电化学性能进行分析表征。结果表明,PANI成功地包覆在CNC的表面,且PANI通过在CNC表面的包覆,可明显改善其分散性和比表面积,以及与石墨烯的复合效果。CNC@PANI-1/rGO复合电极材料在20mV/s扫描速率下的比电容可高达309F/g,远远高于PANI/rGO复合电极材料的155F/g。