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%。     

石墨烯增强铁基复合材料制备工艺及其性能的研究

石墨烯具有高强度、高韧性、低密度和耐高温的优异性能,是一种理想的复合材料增强体。采用性能优异的石墨烯代替贵重金属元素,通过常温下单向压制结合高温烧结的粉末冶金法将石墨烯粉末均匀地分散在铁基材料中,分别制备出了Fe-C、GNSs/Fe和GNSs/Fe-C三组材料,探究该工艺下不同含量的石墨烯对铁基复合材料性能的影响。     

石墨烯-铜复合材料的研究现状

石墨烯具有良好的导电、导热及机械性能,不仅可以作为各种功能材料的良好载体,还可以作为制备先进金属基复合材料的理想增强相,以提高金属材料的强度和韧性。此类复合材料作为活塞环或活塞销等高摩擦内燃机配件的制备基体具有良好的特性。本文总结了近几年来关于石墨烯-铜纳米复合材料的最新研究进展,主要从催化材料、润滑添加剂、传感器等实际应用方面讲述了不同方法制备铜纳米颗粒修饰石墨复合材料的发展.     

新型柔性锌—空气电池可编织可穿戴

正4月2日,记者从天津大学胡文彬教授、钟澄教授、邓意达教授课题组获悉,该课题组通过一种快速、简单、连续的方法制备出一种可编织的柔性线状锌-空气电池;此外还设计制备了一种具有高效氧还原与氧析出催化性能的原子级厚度的介孔N-rGO(介孔四氧化三钴/氮掺杂氧化还原石墨烯)复合纳米片,以该复合纳米片作为催化剂的柔性线状锌-空气电池表现出了优异的性能。     

碳纳米管的表面修饰及其应用

介绍了碳纳米管的性质和表面修饰方法,综述了近年来国内外有关碳纳米管表面修饰的研究现状,并分析了碳纳米管表面修饰的应用现状。碳纳米管具有独特的管状结构和优异的性能,是制备纳米复合材料的理想增强体之一。因为表面修饰可提高碳纳米管的表面活性、分散能力和与基体材料之间的相容性,从而提高其在复合材料中的增强效果,所以碳纳米管的表面修饰成为碳纳米管研究中的热点之一。     

电刷镀镍/碳纳米管复合纳米镀层的结构与磨损性能

用含碳纳米管的快速镍电刷镀液制备了镍/碳纳米管复合纳米镀层,研究了热处理温度和镀液中碳纳米管含量对镀层平均晶粒尺寸、结构、力学性能及耐磨性能的影响。结果表明,镀层的晶粒大小随热处理温度的升高是先降低而后增大的;同样碳纳米管的加入对镍刷镀层的平均晶粒尺寸和微结构有显著的影响。镀层的硬度和耐磨性与镀层的平均晶粒尺寸有非常好的对应关系。热处理和碳纳米管的强化作用可导致镀层晶粒细化和结构致密化,从而有效地改善了镀层的力学性能和耐磨性能。     

石墨烯负载有序介孔硫化锌纳米棒复合材料的制备及光催化性能

采用微波辅助加热法制备了石墨烯负载有序介孔硫化锌纳米棒复合材料,研究了复合材料的微观形貌和物相组成,分析了氧化石墨烯含量(0~15%,质量分数)、微波加热功率(320~800 W)和时间(0~80min)对微观形貌和光催化性能的影响,并对复合材料的形成机理以及微观形貌与光催化性能的关系进行了探讨。结果表明:复合材料由片状石墨烯和棒状硫化锌组成,有序介孔硫化锌纳米棒均匀地分布在石墨烯表面;氧化石墨烯含量的增加有利于硫化锌纳米棒的均匀分布,微波加热功率的增加和微波加热时间的延长有利于促进硫化锌纳米棒的形成;当微波加热时间为60min,微波加热功率为640 W,氧化石墨烯质量分数为10%时,复合材料的光催化性能最佳。     

石墨烯/纳米铜复合润滑油添加剂摩擦学性能研究

采用改进的Hummers方法制备石墨烯,并采用纳米激光粒度仪和X射线衍射仪对其进行表征。使用油酸和十八胺对纳米铜和石墨烯进行表面修饰,以改善其在润滑油中的分散稳定性;通过四球实验及缸套-活塞环变载荷摩擦磨损实验,评价石墨烯和纳米铜复合添加剂在润滑油中的减摩抗磨特性。采用金相显微镜和扫描电镜（SEM）观察试样磨损表面形貌,分析石墨烯和纳米铜复合添加剂的减摩抗磨机制。结果表明,石墨烯/纳米铜复合添加剂的加入使润滑油具有更加优异的抗磨减摩性能,且优于单一纳米铜或石墨烯添加剂;在摩擦过程中,石墨烯和纳米铜对摩擦副表面的凹槽和划痕进行了填充,使得磨损表面珩磨纹更加细密;同时,复合添加剂在摩擦过程中在摩擦表面形成了含有铜元素和碳元素的薄膜,起到了自修复作用。     

碳纳米管在金属材料保护中的应用

碳纳米管具有优异的力学性能和独特的电学性能等，是制备先进复合材料的理想材料。综述了碳纳米管在金属材料表面保护中的应用，总结了相关表面复合材料的制备、性能和应用进展情况。     

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。     

石墨烯增强铜基复合材料制备工艺及性能的研究进展

作为常用的金属材料,铜因强度较低而应用范围受限,石墨烯具有优异的综合性能,作为极具潜力的增强体而受到广泛关注。石墨烯增强铜基复合材料兼具了铜和石墨烯的优良性能而成为了重要的研究对象。介绍了石墨烯增强铜基复合材料的制备工艺与综合性能,重点讨论了各种制备工艺的特点、强化机制、构型设计,总结了针对复合界面结合弱与石墨烯分散困难这2类主要技术难点的解决途径,最后对石墨烯增强铜基复合材料的制备工艺进行了展望。     

石墨烯作为润滑油添加剂的研究进展*

作为环境友好型材料,石墨烯超薄的片层结构、出色的力学性能、优异的耐高温和自润滑等性能使其在润滑油领域备受关注。综述石墨烯、功能化石墨烯(各种有机分子对石墨烯的共价和非共价修饰)和石墨烯与其他纳米粒子(氟元素、金属单质、金属化合物等)的复合材料作为润滑油添加剂的研究进展;归纳总结石墨烯的物理摩擦吸附膜、摩擦化学膜、自修复效应、复合材料滚珠效应等抗磨减摩机制;指出石墨烯添加剂目前研究存在的问题,如不同制备方法或不同功能化的石墨烯在润滑油中的最佳掺量及抗磨减摩性能存在较大的差异,不同结构的石墨烯润滑油添加剂在不同工况和不同润滑域中的抗磨减摩性能和机制研究还不够系统完善,石墨烯、功能化石墨烯、石墨烯复合材料的制备,基于分子动力学的理论设计研究较少;提出石墨烯添加剂研究的发展方向,如建立石墨烯润滑油添加剂结构与抗磨减摩性能关系的大数据模型,采用分子动力学等模型对新型高性能石墨烯润滑油添加剂的分子结构进行理论设计和可控合成。     

聚氨酯/碳纳米管复合材料的摩擦性能

采用溶液共混法制备聚氨酯/碳纳米管复合材料,探讨碳纳米管含量和超声分散时间对聚氨酯/碳纳米管复合材料摩擦性能的影响。结果表明:随着碳纳米管含量的增加,聚氨酯/碳纳米管复合材料的摩擦因数逐渐降低,随着载荷的增大,摩擦因数有所减小;超声分散时间对聚氨酯/碳纳米管复合材料摩擦性能影响不大;碳纳米管具有较好的润滑性质,可以降低聚氨酯/碳纳米管复合材料的摩擦因数,改善聚氨酯的摩擦性能。     

碳纳米管/金属复合材料的研究现状与动向

碳纳米管/金属复合材料具有优异的理化和力学性能。综述了碳纳米管金属基复合材料的国内外研究现状,分析了制约碳纳米管金属基复合材料广泛应用的因素,即碳纳米管的分散状态及其与金属基体的界面结合问题。最后,对制备碳纳米管金属基复合材料存在的问题及今后的研究动向进行了分析。     

粉末冶金法制备石墨烯/铝基复合材料研究进展

石墨烯/铝基复合材料作为新型轻量化复合材料,具有良好的力学性能和导电、导热性,应用前景良好。与其他制备复合材料的工艺相比,粉末冶金工艺方法具有工艺流程短、制备成本低以及材料设计灵活等优点。基于此,综述近些年来国内外采用粉末冶金工艺制备石墨烯/铝基复合材料的研究现状,重点介绍原料粉末处理及烧结方式对石墨烯/铝复合材料组织性能的影响,比较不同制备工艺下材料的组织性能特点,分析粉末冶金法制备的石墨烯/铝基复合材料存在的不足,展望石墨烯/铝基复合材料的应用前景。     

纳米钴-磷粒子/碳纳米管的制备与磁性能

以苯为碳源、二茂铁为催化剂在竖式炉中用流动法连续制备外径为40～100 nm、长度为50～1 000 μm的碳纳米管;碳纳米管经过预处理后,采用化学镀工艺在表面均匀镀覆纳米钴-磷微粒并进行了热处理,用TEM、XRD、磁强计等方法对纳米钴-磷/碳纳米管进行了表征.结果表明:钴-磷微粒的粒径为15～40 nm,形成的是磷在钴晶粒中的置换固溶体,但晶体结构不完整;未经热处理的钴-磷/碳纳米管呈现很大的矫顽力,达到1.332×106A·m-1,经过400℃热处理后,有Co2P的新物相析出,其磁性能表现为矫顽力减小、磁化率增大.     

球磨参数对石墨烯增强铜基复合材料性能的影响

采用粉末冶金法制备石墨烯增强铜基复合材料,研究全方位行星球磨机的球磨速度、球磨时间和球料比对复合材料的密度、显微硬度、导电率和拉伸性能的影响,并利用扫描电子显微镜(SEM)分析复合材料的显微形貌。结果表明:采用合适的球磨参数,石墨烯在铜基体中分散均匀;但球磨时间过长、球磨速度过快会导致石墨烯团聚,与铜基体之间的界面结合效果变差;随球料比的增加,复合材料的抗拉强度、延伸率和导电率明显改善;球磨速度为400 r/min时,显微硬度和导电率显示出相似的变化趋势。球磨时间直接影响石墨烯在铜基体中分散效果,球磨转速和球料比则影响铜粉颗粒的塑性变形以及石墨烯与铜基体的有效结合,当球料比为3∶1,球磨速度为300 r/min,球磨时间为6～8 h时复合材料的性能最优。     

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。     

镍-磷-纳米Al2O3复合镀层的摩擦学性能

用化学镀的方法制备了镍-磷-纳米Al2O3复合镀层，研究了热处理温度对镀层硬度和磨损性能的影响，并与二元镍-磷镀层以及镍-磷-Al2O3复合镀层进行了性能对比。结果表明：含有纳米Al2O3微粒的复合镀层具有更高的硬度和耐磨性，经400℃处理后的镀层耐磨性最好。     

氧化石墨烯和纳米SiO2增强PTFE复合材料的摩擦磨损行为

为研究具有层状结构和球状结构的纳米填料之间的相互作用对聚四氟乙烯（PTFE）复合材料摩擦磨损行为的影响,采用冷冻干燥超声共混-冷压-热烧结法制备纳米二氧化硅（nano-SiO2）和氧化石墨烯（GO）填充改性PTFE复合材料。利用LSM-2R往复式摩擦磨损试验机测试干摩擦条件下nano-SiO2和GO复配改性PTFE复合材料的摩擦学性能,采用MicroXAM-800非接触式三维表面轮廓仪、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析表征转移膜形貌、元素分布和磨痕表面三维形貌,从微观层面揭示nano-SiO2和GO的减摩机制。结果表明：单独填充nano-SiO2与GO均可改善PTFE复合材料的摩擦学特性,其中在较低添加量下,GO在提高PTFE耐磨性方面明显优于nano-SiO2;GO和nano-SiO2复配填充时存在协同效应,与单一填充相比进一步改善了复合材料的摩擦学性能;相比于纯PTFE,3%nano-SiO2/0.5%GO/PTFE复合材料的磨损率降低60.36%。机制分析表明,协同作用和均匀连续转移膜的形成是nano-SiO2和GO增强PTFE复合材料性能优异的主要原因。