中国科技大学制备出纳米晶体管器件

据报道,中国科技大学合肥微尺度物质科学国家实验室在分子尺度量子调控研究取得新进展,研究人员成功实现在单层氧化石墨烯上直接绘制纳米晶体管器件,制备出最小宽度仅20nm的还原石墨烯条带,这一宽度是直径0．05mm头发丝的1／2500。     

纳米碳管储氢机理的电化学研究

对流动催化剂法制备的平均直径为6nm的多壁纲米碳管（Multi-walled carbon nanotubes,MWNTs)进行纯化处理，提纯后的多壁纳米碳管利用透射电镜（TEM）表征和电化学储氢研究。同时对该纳米碳管电极进行了自放电实验。结果表明：多壁纳米碳管具有奶高的电化学储氢容量（739mAh/g），但氢与多壁纳米碳管之间的作用力很微弱，氢很容易从多壁纳米碳管中逃逸出。另外，通过对多壁纳米碳管的气相储氢性能的测试，根据实验结果推测；纳米碳管电化学储氢和气相储氢的主要吸附机理相同，即都是物理吸附。     

球状纳米二氧化钛/石墨烯复合材料的合成及导电性能

采用改进的水热法制备二氧化钛/石墨烯(TiO2/G)复合导电材料,并研究水热温度以及石墨烯用量对TiO2/G复合材料导电性的影响。利用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电化学阻抗谱等测试手段对复合材料的结构,微观形貌以及导电性能进行表征,并确定最佳的水热温度以及石墨烯的最佳添加量。结果表明:石墨烯添加量为5%(质量分数),水热温度为160℃,TiO2/G复合材料的导电性最佳,其电阻率为13.46Ω·cm。复合材料中TiO2纳米颗粒为球状的锐钛矿相,直径为100~200nm左右,且均匀生长在石墨烯片层表面。其中,TiO2纳米颗粒生长于石墨烯片层上,有效地阻止石墨烯片层的聚集,有利于石墨烯片层间形成导电网络,提高电子迁移效率,赋予二氧化钛复合材料优异的导电性能。     

炭涂层硅/石墨烯纳米复合材料的制备及其储锂性能

石墨烯、柠檬酸和硅纳米颗粒的乙醇混合物经超声分散、乙醇挥发和热处理(800℃1h)制备出炭涂层硅/石墨烯(Si@C/G)纳米复合材料。透射电镜表明,Si纳米颗粒的表面形成了一层厚度约为2nm的均匀炭涂层,石墨烯片层支撑着Si@C纳米粒子,且两者具有较强的相互作用。作为锂离子电池负极材料,Si@C/G电极具有较高的库仑效率,在500 mA·g-1的电流密度下,100卷循环后比容量为1431mAh·g-1,表现出优越的循环稳定性。Si@C/G优异的电化学性能归因于石墨烯片层的高导热率、高导电率和优良的机械柔韧性。     

具有高压阻重复性和敏感性的纳米碳管复合硅橡胶

通过比较不同长径比的多壁纳米碳管复合硅橡胶的渗流特性发现长径比大于10000(长200μm,直径20nm)的长纳米碳管具有与长径比小于100(长2μm,直径20nm)的短纳米碳管显著不同的渗流特性,测量发现:随着导电相质量分数的增加,短纳米碳管呈现压阻系数由正到负的变化规律,而长纳米碳管即使导电相体积分数较低时也未呈现单调正的压阻系数,通过比较TEM和SEM照片,渗流曲线图以及对实验结果的分析,表明导电相的形貌对弹性体复合材料的压阻特性有很大影响。测量还表明对应最显著压阻变化率的质量分数长,短纳米碳管复合硅橡胶明显高于短纳米碳管复合硅橡胶,并且具有更高的压阻重复性,其在高体积分数下的高压阻敏感性、高补强作用及高压阻重复性使得该材料能用于柔性力敏传感器。     

氧化石墨烯与甲基丙烯酸和烯丙基磺酸钠共聚物的制备与性能

通过氧化和超声波作用制备了氧化石墨烯(GO)纳米相片层分散液,再与甲基丙烯酸(MAA)和烯丙基磺酸钠(SAS)进行自由基共聚反应制备了氧化石墨烯与甲基丙烯酸和烯丙基磺酸钠的共聚物P(GOMAA-SAS),各组分的质量比为m(MAA)∶m(SAS)∶m(GO)=13∶6∶1。FT-IR检测结果表明GO与单体之间发生了共聚反应,AFM检测结果表明共聚物中GO片层的厚度为4 nm、长宽在5~10 nm范围。应用结果表明用10%的P(GO-MAA-SAS)鞣制皮革的收缩温度为84℃,GO的鞣制作用与GO的纳米效应和与胶原纤维的键合作用及其二者之间的协同作用有关,研究结果 GO纳米片层可以鞣制皮革并且GO的分散状态是影响鞣制效果的主要因素。     

石墨烯/碳纳米管嵌入式纤维传感器对树脂基复合材料原位监测的结构-性能关系对比

基于碳纳米材料的纤维传感技术已成为复合材料原位结构健康监测领域中一项十分有前景的技术。本研究采用两种不同的碳纳米传感元件—碳纳米管(carbon nanotube, CNT)涂层纤维(carbon nanotube coated fibers,CNTF)和还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide, RGO)涂层纤维(reduced graphene oxide coated fibers, RGOF),分别制造合成具有自传感特性的复合材料,并比较研究两种嵌入式纤维传感器的传感性能和机理。从两种传感器的压阻效应可看出:RGOF的压阻灵敏度更高,并清晰地展现出从线性至非线性的两阶段压阻行为;而CNTF,则在发生断裂前始终呈现出平稳而有序的电学信号。这种强烈的结构-性能关系,可以用树脂渗透理论加以阐释。对CNTF而言,树脂分子可以渗透到其多孔的网络结构中,形成集成在纤维表面完整的CNT/树脂纳米复合结构。相比之下,具有大横向尺寸和表面一致性的RGO则可形成阻碍树脂渗透的无创网络结构。对实验结果和传感机理的进一步分析与研究表明,CNTF适用于材料的力学状态识别与长期监测,而RGOF则对结构损伤的早期预警更有实用价值。     

单壁碳纳米管改变手性外延生长的密度泛函理论研究（英文）

采用密度泛函理论计算系统研究了单壁碳纳米管(Single-walled carbon nanotube,SWCNT)改变手性外延生长(手性指数从(n,m)变化到(n±Δ,m±Δ),其中Δ=1和2)的热力学过程。结果表明,碳管手性变化后外延生长在热力学上都需要吸收能量,其所需吸收的能量随着管径的减小线性减小。在Δ=1的情况下,由于近扶手椅型碳管改变手性时,所引入的5~7元环对与管轴的夹角比近锯齿型碳管更大,导致5~7元环对的形成能增加,使得管径相同的近扶手椅型碳管比近锯齿型碳管在改变手性生长时需要吸收更多的能量。在Δ=2的情况下,发现只有当两个必须引入的5~7元环对相互毗邻,手性改变的外延生长所需能量最小,预测其为实验上最易于实现的碳管手性指数由(n,m)变化到(n±Δ,m±Δ)的外延生长模式。这些理论研究结果有助于深入理解SWCNTs手性变化后外延生长的热力学行为,可为基于外延生长可控制备单一手性SWCNTs提供理论依据。     

掺杂石墨烯粉末的静电纺纳米纤维薄膜的制备

基于单喷射静电纺丝法建立掺杂石墨烯粉末的聚丙烯腈(PAN)纳米纤维复合薄膜的制备方法，研究石墨烯粉末的种类、掺杂量等因素对复合薄膜微观结构的影响。结果表明：石墨烯粉末片径越小、片层数量越少、掺杂量越高，越有利于减小纳米纤维的平均直径；通过优化纺丝前驱体溶液的制备工艺，可降低石墨烯片粒径，将石墨烯的掺杂质量分数提升至7%,制备的复合薄膜的纳米纤维直径也会减少，相对于未添加石墨烯的薄膜，减小幅度达到34.0%。该制备方法利于得到纤维直径更小的PAN薄膜，降低薄膜的孔径，提高薄膜的力学性能，提升对超细颗粒物的过滤效果。     

纳米碳管的纯化

纳米碳管是一种新型的纳米材料和碳分子 ,其独特的分子结构和性能引起了人们的广泛关注。纳米碳管的纯化是纳米碳管研究领域的一个重要课题。本文综述了纳米碳管的几种纯化方法及其相关机理。