低介电聚酰亚胺/氟化石墨烯复合薄膜的制备及表征

目的为了解决超大规模电路高度集成所引起的RC延迟、信号串扰、能耗及噪声等一系列问题,制备具有低介电常数的聚酰亚胺/氟化石墨烯复合薄膜。方法分别采用液相剥离法和两步法制备了氟化石墨烯溶液和聚酰胺酸前驱体溶液,通过溶液共混法制备聚酰亚胺/氟化石墨烯复合薄膜,并通过透射电镜、红外光谱仪、X射线衍射仪以及精密阻抗分析仪,对氟化石墨烯、聚酰亚胺及聚酰亚胺/氟化石墨烯复合薄膜的微观结构和介电性能进行表征研究。结果氟化石墨烯和聚酰亚胺成功复合得到了聚酰亚胺/氟化石墨烯复合薄膜,且复合薄膜的介电常数由3.63降到了2.52。结论成功制备了低介电常数的聚酰亚胺/氟化石墨烯复合薄膜。     

氨基化氟化石墨烯增强热塑性聚氨酯的制备与性能研究

目的 制备氨基化氟化石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料,进一步提升热塑性聚氨酯(TPU)的综合性能。方法 通过亲核取代反应将尿素分子修饰在氟化石墨烯(FG)表面,得到氨基化氟化石墨烯(AFG)。将AFG作为填料与TPU复合,得到不同质量浓度的氨基化氟化石墨烯/热塑性聚氨酯(AFG/TPU)复合薄膜。通过SEM、TEM、AFM、XPS、XRD、Raman对FG、AFG粉末和AFG/TPU复合薄膜进行表征,使用万能材料试验机、多功能摩擦磨损试验机对AFG/TPU复合薄膜进行力学、摩擦学性能测试。结果 经过尿素分子与FG表面的C—F亲核取代反应,得到表面氨基化的AFG,使AFG片层表面不仅有大量的氟元素,而且有能与TPU分子链形成氢键作用力的氨基官能团,从而保证了AFG可均匀分散于TPU基体中。3.25-AFG/TPU复合材料的拉伸强度为5.97 MPa,较3.25-FG/TPU复合薄膜的拉伸强度(4.37 MPa)增加了36.6%,较纯TPU的拉伸强度(2.51 MPa)增加了137.8%。纯TPU磨损体积为0.56 mm³,3.25-FG/TPU复合材料的磨损体积为0.42 mm³,较纯TPU减小了25%;3.25-AFG/TPU复合材料的磨损体积为0.18 mm³,较纯TPU减小了67.8%。3.25-AFG/TPU复合薄膜的磨损率为1.67×10^–2 mm³/(N.m),较TPU的磨损率(5.18×10^–2 mm³.N^–1.m^–1)降低了67.8%。结论 当FG和AFG分别作为纳米填料时,发现3.25-AFG/TPU力学性能和摩擦学性能均优于3.25-FG/TPU,这是因为AFG不仅保持了FG良好的分散性,使得其可以均匀分散在TPU基体中,而且表面氨基更赋予了AFG与TPU分子链形成氢键作用力的能力,使得拉伸应力和摩擦剪切力可以通过TPU分子链传递到AFG纳米材料表面,最终有效增强了TPU的抗拉伸强度和耐磨损性能。复合材料拉伸断面的微观形貌分析表明,应力可以从TPU分子链传递到AFG表面,AFG起到了分散应力的作用。磨损表面分析表明,TPU和AFG/TPU复合薄膜的磨损机制主要为疲劳磨损。因此,AFG增强AFG与TPU界面的相互作用,最终增强了TPU的力学性能和摩擦学性能。     

石墨烯制备和应用中的表面科学与技术

石墨烯自2004年被成功制备以来,引起了世界范围的研究热潮,物理、化学和材料等领域的学者对其制备方法、性能表征和应用研发投入了极大兴趣。文中在简要综述石墨烯制备和应用研发现状的基础上,探讨了石墨烯制备和应用中涉及的表面科学和表面技术问题。文中指出,为促进石墨烯工程化应用,在石墨烯制备方法和应用研发中,应围绕石墨烯表面改性理论与方法、石墨烯材料及其产品制备表面工程技术方法等方面,多领域学者和工程师合作研究、协同创新。     

氟化石墨烯对环氧树脂涂层耐蚀性能的影响

目的探究氟化石墨烯(FG)添加对环氧树脂(EP)涂层耐蚀性能的影响。方法通过SEM、XRD、FT-IR、AFM、粒径分布对FG的微观组织结构进行表征,利用沉降实验研究FG在EP中的分散稳定性,结合涂层断面形貌研究FG在涂层中的分布情况。采用电化学阻抗谱研究EP涂层和FG改性EP涂层(FG/EP涂层)在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果 FG尺寸约为1μm,厚度为5 nm,呈典型的片层状结构。FG在EP中具有较好的分散稳定性,FG添加使EP涂层的接触角由95.3°提高至110.9°,提高了涂层的疏水性,降低了腐蚀介质与涂层表面的接触面积。在浸泡初期,EP涂层和FG/EP涂层的低频阻抗模值(|Z|0.01 Hz)均在1011Ω·cm2左右。随浸泡时间的延长,EP涂层的|Z|0.01 Hz快速下降至109Ω·cm2,而FG/EP涂层在3000 h浸泡过程中始终维持在1011Ω·cm2以上。涂层电阻(Rc)也表现出相似的变化规律。FG添加提高了EP涂层的屏蔽性能,改善了涂层的长期防护性能。结论 FG添加至EP中,可在涂层内部形成"迷宫效应",提高涂层的屏蔽性能,增加腐蚀介质的扩散路径,延缓...     

La系储氢合金表面氟化处理技术

通过分析不同HF/KF配比调制的溶液pH及F离子浓度,绘制了可用于对La系储氢合金进行表面处理的溶液组成参考图。通过ICP、EPMA、BET等分析手段对处理前后的合金进行观察和表征,得到氟化处理最佳条件并证明了氟化处理的反应机理包含除去氧化物反应、Ni离子溶出反应和在合金表面形成氟化物反应3个阶段。结合活化速度和电化学特性分析表明,通过氟化处理方法对储氢合金粒子进行表面化学处理,可达到去除合金表面氧化物膜,增加比表面积,保持合金的表面活性和延长合金的耐久性的目的。     

氧化石墨烯的制备及其在防腐蚀导热涂料中的应用

氧化石墨烯(GO)是一种石墨烯的衍生物,也是制备超高导热防腐蚀涂层的最理想原料.主要介绍了国内外关于氧化石墨烯制备方法和反应机理的研究现状,并综述了石墨烯在防腐蚀导热涂层中的作用机理和氧化石墨烯在石油化工行业防腐蚀导热领域的应用现状,展望了氧化石墨烯在未来的研究方向及石墨烯防腐蚀导热涂层的工业应用前景.     

超滑表面技术及其在合金防腐蚀方面应用的研究进展

液体灌注型多孔超滑表面(简称超滑表面)因具有稳定的疏水性,良好的耐蚀性和自修复能力,被广泛应用于去冰、防污、防腐蚀等领域。本文详细介绍了超滑表面的制备过程、防腐蚀机理及其在合金防腐蚀方面应用的研究进展。最后提出了超滑表面在合金防腐蚀应用中存在的问题,并对未来研究方向提出了展望。     

石墨烯纳米复合涂层在纤维织物表面的制备与应用进展

石墨烯因其导电性能优异、比表面积大、杨氏模量高等独特性能受到科研人员的广泛关注,将石墨烯应用于纤维表面改性以赋予纤维织物导电、紫外线防护、电磁屏蔽等性能,是目前的主要研法目标。以石墨烯基复合涂层纤维织物制得的材料在医疗器械,电子器件,传感器领域都呈现巨大的应用前景。从机理、制备方法、性能与应用等三个方面介绍了石墨烯基纳米复合涂层,并阐述了石墨烯基纳米复合涂层的作用机理。归纳了石墨烯纳米复合涂层纤维与织物的制备方法,其中,浸渍法具有操作简便、污染小、耗能小、重复性好等优势,且通过壳聚糖、牛血清蛋白、聚氨酯等方法改性纤维织物表面,能增强石墨烯涂层与基底牢固性,提高石墨烯基纳米复合涂层的综合性能。总结了石墨烯基纳米复合涂层纤维与织物在电磁屏蔽材料、疏水材料、柔性电极、超级电容、传感器等方面的应用研究现状,并对其发展进行了展望。     

CVD在介电材料表面直接制备石墨烯进展

石墨烯一种SP2碳杂化的二维平面材料,因其卓越的电学、机械、光学性能,在半导体、电子、光学、传感器等多领域具有巨大的应用潜力。虽然石墨烯可以通过直接从母材剥离或过渡金属上生长来制备,但不受控制的生产或额外的复杂转移过程对石墨烯膜层造成一定损伤,而在介电衬底上通过CVD法直接制备石墨烯成为一个有意义的研究方向。文章综述国内外介电材料表面CVD法直接制备石墨烯研究进展,系统的介绍了介电材料表面直接制备石墨烯的主要方法,阐明生长过程中催化条件、生长参数是介电材料表面制备石墨烯的关键。此外,由于介电材料表面的弱催化作用,其表面直接制备石墨烯晶畴尺寸小,电性能较差,因此实现介电材料表面石墨烯高质量、可控制备是今后研究的方向。     

氟化条件对聚乙烯材料表面氟化层的影响

在不同氟化温度和时间的条件下,对聚乙烯材料表面进行氟化,采用扫描电镜和X射线能谱仪对表面氟化层的厚度、均匀性及表面氟含量进行了分析。结果表明:聚乙烯材料氟化层越厚,表面越不均匀,表面平滑性越差;随着温度的提高和时间的延长,氟化层表面氟含量增加,但温度提高时,氟含量增加很少,这与氟化层增厚抑制氟化反应有关。     

石墨烯在表面工程领域的研究进展

石墨烯是一种由碳原子sp2杂化构成的二维蜂巢式结构碳纳米材料。近十年来,石墨烯的研究成为很多领域的热点,并且在石墨烯的制备、性能表征以及潜在应用方面都取得了重要进展。文中简要综述了石墨烯的主要制备方法以及石墨烯作为纳米薄膜在组织工程、抗菌材料、透明导电薄膜和耐腐蚀涂层等方面的应用发展。石墨烯作为一种"未来材料",其制备技术和改性过程正日益完善,薄膜材料在表面工程领域的应用也将展现出蓬勃生机。     

石墨烯及其衍生物在防腐蚀领域中的研究进展

石墨烯及其衍生物对腐蚀介质具有良好的屏蔽性能.石墨烯化学惰性低、物理性质出色,且其衍生物氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、石墨烯量子点和氧化石墨烯量子点,具有表面官能团丰富、易于改性以及分散性良好的特点,因此在防腐蚀领域中受到越来越多的科研人员关注.综述了石墨烯耐蚀薄膜和石墨烯衍生物耐蚀复合涂层的研究进展.介绍了"自下而上"...     

石墨烯增强铜基复合材料的制备及研究现状

石墨烯由于具有优异的力学与功能内禀特性,成为金属基复合材料的理想增强相,近年来受到各国研究者的广泛关注。本文总结了石墨烯增强铜基复合材料的制备方法、改善石墨烯分散均匀性以提高其与铜基体界面结合性能的研究进展,最后对石墨烯增强铜基复合材料的应用及未来发展方向进行了展望。     

Synthesis and Characterization of Ag/Graphene Nano- composite

采用氧化还原法制备不同银含量的银/石墨烯纳米复合材料 (银质量分数分别为0%, 30%, 46%, 56%, 63%)。并通过X射线衍射(XRD)、光电子能谱仪(XPS)、高倍透射电子显微镜(HRTEM)和拉曼光谱(Raman)分析银含量对银/石墨烯纳米复合材料形态和显微结构的影响。结果表明,氧化石墨和银离子被成功地还原成银/石墨烯纳米复合材料,所得石墨烯由3~4单层碳原子层堆砌缠绕而成,同时银纳米颗粒沉积在石墨烯的表面。银纳米颗粒的介入有效地阻碍了石墨烯的团聚,增大了石墨烯的比表面积。银纳米颗粒的尺寸与银含量相关,当银含量较低时,银纳米颗粒在石墨烯表面具有很好的分散性且粒度基本分布在25~50 nm之间,而当银含量超过46%时将会导致银纳米颗粒的团聚。另外, 银纳米颗粒增强了石墨烯的拉曼效应。     

机械剥离法制备石墨烯及其在石墨烯／陶瓷复合材料制备中的应用

扼要介绍了石墨烯特殊的二维结构及因这种结构导致石墨烯所具有的极其优异的电学、光学和力学性质。回顾了石墨烯的研究历史以及微机械剥离法在其中所起到的重要作用,并对主要制备方法进行了简要的介绍。然后,阐述了以机械磨为剥离工具的新型机械剥离法的发展和已取得的成果。最后,对利用机械剥离法制备石墨烯／陶瓷复合材料粉体的探索进行了总结和概括。同时,展望了机械剥离法在制备石墨烯及其复合材料中的应用前景。     

石墨烯纤维研究进展

石墨烯纤维是2011年才发展起来的一种以天然石墨为最初原料的新型碳质纤维,由石墨烯或者功能化石墨烯纳米片的液晶原液经湿法纺丝一维有序组装而成。石墨烯纤维具有良好的机械性能、电学性能和导热性能,可用于导电织物、散热、储能等领域。将其他物质引入石墨烯纤维中还可得到特定功能的石墨烯复合纤维,如将聚合物加入石墨烯纤维得到结构精巧、力学性能良好的石墨烯仿贝壳纤维;将磁性纳米粒子加入得到磁性的石墨烯复合纤维;加入Ag纳米线得到高导电的石墨烯复合纤维。石墨烯纤维良好的柔韧性使其在柔性器件如柔性超级电容器等领域得到应用。综述了石墨烯纤维的研究现状,对纯石墨烯纤维、石墨烯复合纤维的制备和应用进行了详细的阐述,并对石墨烯纤维的发展方向进行了展望。     

石墨烯在不锈钢材料应用中的减摩和耐磨特性研究进展

材料间的摩擦和磨损会产生能源和经济上的损耗,高强度的石墨烯为提高材料的减摩和耐磨特性提供了新的途径.不锈钢材料已经在工业领域获得广泛的应用,根据石墨烯和不锈钢材料的结合方式分类,总结了国内外关于石墨烯应用于不锈钢材料减摩降损的研究进展,从不锈钢材料的加工到应用,揭示了石墨烯降低不锈钢摩擦因数的规律.石墨烯纳米颗粒作为切...     

耐腐蚀氧化石墨烯复合涂层的研究进展

腐蚀问题会影响金属材料的安全性和耐久性,是造成工程装备和设施失效及破坏的主要原因,严重损害了经济发展和人身安全。涂层是最有效和经济的防腐措施,随着对涂层性能的要求越来越高,复合涂层材料受到科研工作者的广泛关注。石墨烯具有高导电率、高硬度和优异的阻隔性等性能,但同时具有疏水性和易团聚的特点。氧化石墨烯的结构与石墨烯相似,高长径比能够提供有效的阻隔性能,表面丰富的含氧基团为化学改性提供了反应位点,从而实现在基体中均匀分散的目的,是一种可用于增强涂层防腐能力的理想碳材料。首先介绍了氧化石墨烯的制备和化学改性方法,并且对比了不同化学改性方法的优缺点以及作用机制。然后分类阐述了氧化石墨烯复合防腐涂层的研究现状,探讨了氧化石墨烯含量、分散性和制备条件等因素对复合涂层的影响。最后从不同方面(制备工艺、分散技术、防腐机制和工程应用)分析了氧化石墨烯涂层存在的主要问题,并展望了氧化石墨烯涂层的发展方向。