氧化石墨烯/碳纳米管复合薄膜制备及表征

将氧化石墨烯(GO)和COOH官能基多壁碳纳米管MWCNT-COOH在去离子水中混合。用超声探针对GO/MWCNT-COOH水溶液进行超音波处理。表面活性剂Triton X-100能使GO和MWCNT-COOH在水中更好地分散。使用真空泵,使悬浮液通过PTFE膜过滤,GO和MWCNT-COOH混合水溶液沉积在PTFE过滤膜上形成复合薄膜。用扫描电子显微镜对薄膜进行表征。用纳米压痕仪检测薄膜的力学性能,通过霍尔效应检测薄膜的导电性能。结果表明,复合薄膜随着GO含量的增加杨氏模量和硬度不断提高,还原前复合薄膜随着GO含量的增加导电率不断降低,热处理还原后复合薄膜随着GO含量的增加导电率迅速增大。     

石墨烯/碳纳米管气凝胶的制备及其弹性性能

以Hummers法制备的氧化石墨烯和管径为30~50nm、长50~100μm的碳纳米管为原料,采用水热还原法及冷冻干燥处理制备了石墨烯气凝胶和石墨烯/碳纳米管气凝胶,研究了气凝胶的物相组成、微观形貌和弹性性能,分析了碳纳米管对弹性性能的影响机理。结果表明:两种气凝胶均具有三维多孔结构,碳纳米管均匀地分布在石墨烯上,并且缠绕在石墨烯片层的内壁和片层间的连接点处;石墨烯/碳纳米管气凝胶的可回复压缩变形量高达90%,远大于石墨烯气凝胶的;碳纳米管可以有效地防止层叠石墨烯片层间的滑动,提高石墨烯的结构稳固性。     

碳纳米管/石墨烯-氧化铜复合粉体的制备及其光催化性能

采用喷雾干燥和煅烧的方法制备了碳纳米管/石墨烯-氧化铜(CNTs/rGO-CuO)复合粉体,对复合粉体进行了形貌观察和物相分析,讨论了分解温度、碳纳米管(CNTs)和氧化石墨烯(GO)的质量比、CNTs和GO的质量分数对复合粉体形貌和光催化性能的影响,并对制备工艺进行了优化。结果表明:当分解温度为210℃、CNTs与GO的质量比为1∶1、CNTs和GO的质量分数为10%时,制备的复合粉体性能最佳;CNTs与GO形成了一种球状结构,CuO颗粒均匀地分布在球体表面;在可见光照射20min后,该复合粉体对溶液中甲基橙(MO)的最大降解率能达到98.3%。     

磁控溅射MoS2/Ni复合膜的制备及其摩擦性能

采用磁控溅射法制备了MoS2/Ni复合膜,同时对影响膜层性能的工艺参数进行了初步探讨,并对复合膜进行了成分与结构分析以及摩擦试验.结果表明:在本试验工艺参数(本底真空度为7.0×10-4 Pa,沉积气压为0.5 Pa,溅射功率为160 W,溅射氩气流量为80 cm3/s,靶基距为60 mm,基片温度为70℃)下制备的MoS2/Ni复合膜能够大大降低不锈钢等基底表面的摩擦因数,并且在高速重载的条件下具有更低的摩擦因数和更小的摩擦因数波动值.     

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℃。     

氧化铝/二氧化钛复合膜的制备及其工艺优化

利用阳极氧化和电沉积技术，在铝合金基体表面制备了氧化铝／二氧化钛复合膜。分析了二氧化钛的电沉积原理，探讨了复合膜结构的形成过程以及制备过程中的影响因素，并利用正交实验法对复合膜的制备工艺进行了优化。结果表明，TiO2是通过阴极反应生成并沉积于Al2O3的微孔及表面；氧化铝微孔尺寸不同，得到的氧化铝／二氧化钛复合膜结构也不同；电沉积液的温度是复合膜制备中最重要的影响因素；通过正交实验得到了最佳的制备工艺条件。     

多孔SnO_2-TiO_2复合膜的制备及其光催化性能

分别在磷酸盐电解液中以及由磷酸盐与锡酸盐组成的电解液中对纯钛进行微弧氧化,制备了纯TiO2膜和SnO2-TiO2复合膜,利用FESEM、XRD、EDS、XPS、UV-可见光分光光度计等表征了膜层的形貌、相组成及光催化性能。结果表明:纯TiO2膜由金红石型和锐钛矿型TiO2及纯钛相组成,且其表面的孔隙分布不均匀;多孔SnO2-TiO2复合膜表面的孔隙分布均匀,膜层由金红石和锐钛矿型TiO2、纯钛以及SnO2相组成,其光催化性能明显优于纯TiO2膜。     

蓖麻油基含氧化石墨烯润滑脂的制备及其性能研究

以蓖麻油为基础油,以一水氢氧化锂、12-羟基硬脂酸和癸二酸为稠化剂原料,氧化石墨烯(GO)为添加剂,制备3种含GO不同质量分数的混合锂基脂,分别利用锥入度试验器、钢网分油测试仪、滴点试验器、流变仪、热重分析仪、摩擦试验机和三维形貌仪考察其理化性能和润滑性能,探讨GO对蓖麻油基润滑脂的作用机制。结果表明:含GO混合锂基脂的黏度随剪切率和温度的增加均呈非线性减小的变化趋势,但随着剪切速率和温度的升高,GO对蓖麻油基润滑脂的黏度与剪切速率关系和黏温特性影响越来越小;微量的GO能够提高混合脂的热稳定性能;混合锂基脂的平均摩擦因数随GO质量分数的增加呈先减小后增大的变化趋势,适量的GO有助于提高蓖麻油基润滑脂的减摩抗磨性能,这是因为摩擦过程中GO以片层形式进入摩擦副的接触区,能够有效地降低摩擦副表面的直接接触概率,且GO具有自润滑性能,在摩擦副界面上发挥较为有效的润滑作用。     

纳微结构Cu/氧化石墨烯的制备及摩擦学性能研究

以Cu SO4与氧化石墨烯为原料利用原位还原技术制得纳微米结构铜/氧化石墨烯复合微粒。利用透射电镜(TEM)、场发射扫描电镜(FESEM)和X射线衍射(XRD)对Cu/氧化石墨烯复合微粒进行表征。将复合微粒修饰并添加到液体石蜡中,利用四球摩擦磨损试验机考察其摩擦学性能。结果表明,利用原位还原技术制备的纳微米结构的Cu/氧化石墨烯复合微粒中铜的粒径在100 nm之内;在392 N、1 450 r/min、30 min实验条件下,质量分数2.0%的复合微粒可使液体石蜡的摩擦因数下降33%,质量分数0.5%的复合微粒可使钢球磨斑直径下降25%。     

基于氧化石墨烯的阻变存储器制备

阻变存储器是一种新型非易失性存储器,其在外加电场作用下可实现高阻态和低阻态之间的切换。存储器电极材料和活性层材料的选择及相互作用是实现器件阻变特性的主要因素。石墨烯是具有优良导电性和高延展性的二维材料,通过激光加工还原氧化石墨烯是高效获取石墨烯的极佳方法。传统存储器的制备过程复杂,不利于大规模加工制造。以金属金（Au）和还原氧化石墨烯（rGO）作为电极,氧化石墨烯（GO）作为阻变层进行器件制备,很好地实现了存储器的阻变功能。简单高效的制备方式为大规模、高集成化生产阻变存储器提供了参考。     

GO/TiO_2新型光催化复合膜的制备及性能研究

通过原位水解法及真空抽滤技术制备具有光催化功能的氧化石墨烯/二氧化钛(GO/TiO_2)分离膜。考察GO/TiO_2分离膜的吸附和光催化性能,并在错流过滤操作条件下研究复合膜的分离性能和抗污染性能。结果表明,GO表面原味生长的锐钛矿型纳米TiO_2不仅利用其插层作用扩大了复合膜的层间距,增加了膜分离通道,而且生成的TiO_2占据了GO表面的含氧位点,降低了GO片层见静电排斥作用,进而提高了复合膜在水溶液中的稳定性。GO/TiO_2对亚甲基蓝具有很好的吸附和光降解能力,在紫外光条件下,70min左右去除率可达90%以上。复合膜在错流过滤操作中展现出很好的稳定性和力学性能,且由于光催化降解作用,与无紫外光照条件相比,复合膜的通量衰减由88.5%下降到58.7%,有效地减轻了膜污染问题。     

石墨烯改性MS密封胶的制备和性能研究

以石墨烯作为增强材料制备了石墨烯/MS密封胶,研究了制备工艺、石墨烯的表面处理及含量对MS密封胶的性能影响规律。结果表明,石墨烯与基体树脂的预混合及SDBS处理对MS密封胶的改性效果最佳,随着石墨烯含量的增加,MS密封胶的力学强度、粘结性能、压缩回弹性能、导电性能、耐介质性能等均获得有效改进,且在石墨烯含量1.5wt%时材料具有最佳的机械力学性能。     

CeO_2-MnO_2纳米氧化物/石墨烯复合电极材料的制备及其超级电容性能

通过水热法制备了CeO2-MnO2纳米氧化物/石墨烯复合电极材料,采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪等对复合电极材料的表面形貌、晶体结构,石墨烯表面官能团等进行了研究;并用恒流充放电、循环伏安法研究了复合电极材料的电化学性能。结果表明:氧化铈的掺入对电极循环次数的提高有着明显的促进作用;在铈锰物质的量比为2∶8时,复合电极材料的比电容和电容损达到最优,在10mV·s-1扫描速度下,1mol·L-1的Na2SO4电解液里测试的比电容最大达到157F·g-1,且充放电1 000次循环后,电容损低至23%。     

碳纳米管/铅基合金复合轴承合金的制备及其摩擦学特性

提出一种"软基体 碳纳米管"新型滑动轴承合金模型,利用碳纳米管作为增强相,采用复合电沉积的方法制备出铅基/碳纳米管复合镀层,观察了复合镀层的形貌,测试了镀层的硬度与摩擦因数。结果表明:含有碳纳米管的复合镀层组织致密,晶粒细化程度明显;与传统巴氏合金相比,复合镀层在保持低硬度的同时,表现出更优良的减摩性能。     

石墨烯/多孔聚酰亚胺自润滑保持架材料的制备及其性能

为提高航天长寿命轴承用多孔聚酰亚胺（PPI）保持架材料的自润滑性能,采用机械混合和原位聚合的方式分别制备了石墨烯（GP）改性多孔聚酰亚胺材料,通过扫描电镜、压汞仪、万能拉伸试验机及摩擦试验机等设备对其微孔性能、力学性能以及摩擦学性能进行分析,结果表明：原位聚合能形成“蜂窝状”多孔结构,有利于制备低孔隙率和小孔径的多孔聚酰亚胺材料;石墨烯含量0.5%时,机械混合和原位聚合工艺所制得复合材料的拉伸强度均最高,较未改性PPI分别提高了13.0%和42.3%;石墨烯含量0.5%和1.0%时,原位聚合试样具有更优异的耐磨性,磨损量较未改性PPI分别降低了73.3%和47.8%。     

纳米蛇纹石/SiC颗粒微弧氧化改性柴油机铝合金活塞复合膜层摩擦学性能的影响

首先对纳米蛇纹石和Sic进行表征,并配置2种纳米粒子分散液,按1:1比列进行复配,将3种分散液加入电解液中,对ZL109铝合金试件进行微弧氧化处理,制备出3种微弧氧化陶瓷膜。通过测厚仪显微硬度计对复合陶瓷膜进行检测;然后用表面性能最佳的试件在摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损实验,通过其截面形貌和表面形貌分析其耐磨性能。结果表明:蛇纹石/Sic复配添加剂对微弧氧化陶瓷膜层的膜厚和硬度影响不大,但是在摩擦磨损试验中表现出了更加优异的减摩抗磨性能,摩擦系数更低,在摩擦过程中,由蛇纹石和Sic的复合作用,试件表面空隙更减小,摩擦性能得以改善。     

碳纳米管/聚乳酸复合材料的制备与性能

用熔融共混的方法制备了碳纳米管(CNTs)/聚乳酸(PLA)复合材料,观察了其球晶形貌和断面形貌,并研究了不同配比的CNTs/PLA复合材料的结晶性能和水解性能。结果表明:CNTs可以作为异相成核剂提高PLA的结晶速率和结晶度,CNTs质量分数为1%时,复合材料的结晶度达到44.9%,CNTs能够在基体中均匀分散;CNTs质量分数小于1%时,断面呈中间层破形貌;随CNTs含量增多,复合材料的球晶直径变大;CNTs能降低PLA的水解速率。     

石墨烯/聚乳酸复合材料的制备及性能

分别以两种粒径(20,125μm)的聚乳酸为基体材料,石墨烯为增强材料,利用球磨法制备了石墨烯/聚乳酸复合粉,再在150℃下压制成两种石墨烯/聚乳酸复合材料,研究了其弯曲性能和导电性能。结果表明:在机械咬合与静电吸附共同作用下,石墨烯包覆在聚乳酸微粒表面形成复合微粒;随石墨烯含量的增加,两种聚乳酸复合材料的抗弯强度均先增大后降低,电导率则先快速增大后趋于平缓,且聚乳酸粒径较小时的复合材料性能更佳,但过多石墨烯又会使复合材料表面出现裂纹、破碎等缺陷;随着成型压力的增大,复合材料的电导率小幅度增加,但抗弯强度变化不明显。     

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。     

油溶性氧化石墨烯的制备及在润滑油中的摩擦学性能

以长链脂肪族十八烷基胺(ODA)为改性剂,对氧化石墨烯(GO)进行表面化学修饰得到改性氧化石墨烯(GO-ODA)。考察GO-ODA作为CD/10W-40润滑油添加剂的分散稳定性,采用红外光谱、X射线衍射谱、扫描电镜和X射线光电子能谱等手段对GO-ODA的结构和形貌进行表征,采用四球摩擦试验机对GO-ODA在CD/10W-40润滑油中的摩擦学性能进行测试。结果表明:通过酰胺化反应可以在GO表面成功接枝ODA,改性后GO在润滑油中分散稳定性显著提高,静止30天没有任何沉淀。摩擦磨损测试发现,质量分数为0.01%的GO-ODA,可使CD/10W-40润滑油的摩擦因数下降16%左右,磨斑直径减小10%;GO-ODA的磨损机制主要表现为塑性变形、黏着磨损和磨粒磨损。