谐振器加载石墨烯的双通带可调滤波衰减器设计

石墨烯材料在微波段的阻抗可控特性是其最有价值的应用特性之一。文中首次分析了石墨烯对微带 多模谐振的影响机理,提出了一种集成滤波衰减功能为一体的灵活可控器件。首先,对不同位置加载石墨烯的微带双 模谐振器进行了严格的等效电路建模,通过奇偶模分析法及输入导纳参数计算,探究了双模谐振受石墨烯阻抗及其加 载位置的影响,明晰了石墨烯材料对微波谐振器的影响。随后设计了动态可调的滤波衰减器并阐述了石墨烯材料在谐 波控制上的潜在应用点。最后,采用不同尺寸的双模谐振器进行石墨烯加载并完成双通带幅度独立可控的滤波衰减器 的设计,仿真与实测结果吻合良好,验证了阻抗可控石墨烯材料在可调微波衰减类器件上的应用前景。     

石墨烯基红外探测器的高k栅氧集成

从石墨烯发现与制备出发,综述了室温下双层石墨烯或石墨烯带禁带在0～250 meV可调的特性,及其在中远红外探测器的背栅、顶栅结构中作为栅氧形成材料的应用,并介绍了目前各种先进工艺.     

激光偏振拉曼的CVD多晶石墨烯表征

石墨烯具有优异的物理化学性质,在MEMS器件、光电检测材料、柔性显示屏、新能源电池、复合材料等方面成为研究热点。目前大面积石墨烯制备主要依赖于化学气相沉积技术(chemical vapor deposition, CVD),但其生长的晶体质量直接影响到电化学特性和实际应用,因此需要一种快速而准确的表征方法。实验利用背向散射的偏振激光散射装置测量CVD生长的石墨烯拉曼光谱。通过分析实验获得的300 nm SiO2/Si基底上的单层、五层和十层左右的石墨烯角分辨偏振拉曼光谱,发现单层生长的石墨烯偏振特性与机械剥离单晶石墨烯一致;随着层数的增加,G峰偏振响应差异更加明显,表现出明显的椭圆特性;在不同石墨烯层数上的D峰也呈现出一定的偏振响应差异性。偏振拉曼测试结果表明目前CVD生长的缺陷和多晶特性与石墨烯层数呈现正相关特征。     

基于拉曼光谱法的电偏置悬空石墨烯器件热导率研究

石墨烯是典型的二维原子晶体材料,具有极高的热导率,其以独特的电子-声子相互作用机制以及在微纳尺度热管理领域的应用潜力而备受瞩目。国内外针对石墨烯在不同温度下的热导率进行了大量的理论和实验研究,但如何准确测量电偏置作用下悬空石墨烯器件的热导率仍需进一步深入研究。本课题组成功制备了高质量的悬空石墨烯场效应晶体管,并基于拉曼光谱法研究了少层悬空石墨烯在不同电压下的热导率变化规律。实验结果显示：当偏置电压从0 V增加至1.5 V时,悬空石墨烯的最大温度变化范围为300～779 K,同时其热导率也发生了相应变化,介于2390～3000 W/（m·K）之间。本实验结果为研究悬空石墨烯纳米电子器件在实际应用场景中的热传导特性提供了实验数据参考。     

基于氧化石墨烯微纳光纤的狂犬病毒免疫传感器

提出一种基于氧化石墨烯(GO)微纳光纤的生物传感器,将其用于狂犬病毒(RV)的免疫检测研究。首先,将标准单模光纤通过熔接机放电形成双锥形光纤,再对双锥形光纤进行熔融拉锥制作出高灵敏度的微纳光纤。然后,在微纳光纤表面修饰GO,并将RV抗原固定于该传感器表面,用于对RV抗体的特异性检测实验。实验结果表明：该生物传感器对RV抗体的检测范围为200 fg/mL～1 ng/mL,检测极限(LOD)约为225.56 fg/mL,其检测灵敏度约为1.099 nm/log(mg·mL^-1),解离系数约为2.92×10^-11 M;当用于不同的抗体溶液样本和RV阳性血清的对照检测及临床检测时,该免疫传感器对前者的响应非常微弱,而对后者有明显的响应,说明其对RV抗体具有良好的特异性。基于GO修饰微纳光纤的免疫传感器具有制作简单、微纳尺寸、灵敏度高、成本低等优点。     

石墨烯作为锂基润滑脂添加剂的摩擦学性能研究

利用四球机研究了石墨烯和石墨作为锂基润滑脂添加剂的摩擦学性能。采用扫描电镜和X射线光电子能谱研究了磨损表面的微观形貌和表面元素含量及化合态。结果表明石墨烯的添加使锂基润滑脂的摩擦学性能得到的显著的提升,摩擦过程中,摩擦副表面形成了石墨烯的吸附膜和层积膜以及由FeO, Fe2O3, FeOOH和LiOH组成的反应膜,正是这些复合膜的综合作用,使得润滑脂的摩擦性能得到了进一步的提升。     

硝化石墨烯诱导CL-20自组装堆垛结构的制备及性能

为改善六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）的安全性能,用硝化石墨烯（NG）作为结晶诱导剂,通过溶剂-非溶剂法制备了具有自组装堆垛结构的CL-20。采用场发射扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、同步热分析仪（DSC-TG）对所制备CL-20的形貌、结构、热性能进行了表征,并对其机械感度进行了测试分析。结果表明,在不同含量NG的诱导下,CL-20重结晶成方形片状晶体,并自组装堆垛成花瓣型、螺型、塔型等结构。在CL-20自组装堆垛结构的形成过程中,NG的诱导作用体现在其片层对CL-20的吸附作用以及其活性基团与CL-20的基团之间形成氢键上。与原料CL-20相比,自组装堆垛结构CL-20热分解温度降低约5 ℃,热分解焓最大提高约33%,质量损失从81%提高到99%,机械感度大幅降低。当NG含量为0.5%时,诱导结晶形成的自组装花瓣结构CL-20的撞击感度最低,为6 J。     

纳米碳材料催化乙苯脱氢制苯乙烯的研究进展

乙苯脱氢制苯乙烯是工业上十分重要的反应。以纳米碳材料为催化剂,催化乙苯脱氢制苯乙烯是纳米碳材料领域近年来的研究热点之一。相比于传统的金属氧化物催化剂,纳米碳材料既可以在较低温度下高活性地催化乙苯氧化脱氢,也可以高选择性地催化乙苯直接脱氢,且反应过程中无需通入水蒸气,极大地提高了能源利用效率,具有较大的发展潜力。综述了近年来纳米碳材料催化乙苯脱氢制苯乙烯的研究进展,主要包括纳米碳材料的结构和表面化学性质、纳米碳催化剂的研究进展、催化乙苯脱氢反应机理等方面,同时总结了该领域存在的挑战并对前景进行了展望。     

聚碳酸酯基导热复合材料的热学与力学性能

以短切碳纤维(CCF)与片状石墨烯(FGE)为导热填料,经表面改性后采用双螺杆挤出机熔融挤出制备聚碳酸酯(PC)基导热复合材料,利用MFR,TG,SEM等方法考察了材料的热学性能、力学性能和断面结构形貌。表征结果显示,PC/Si@(0CCF/30FGE)表现出优异的耐热性能、耐热分解性能和导热性能,面内与过面导热系数分别为10.9,1.0 W/(m·K),相对纯PC分别增长53倍和4倍。PC/Si@(0CCF/30FGE)的力学性能低于PC/Si@(30CCF/0FGE)。CCF与FGE复合填料导热复合材料的热学性能、力学性能介于两单一填料导热复合材料之间,PC/Si@(25CCF/5FGE)的性能好于PC/Si@(30CCF/5FGE)。CCF导热复合材料断裂以基体剥离和碳纤维断丝为主,而CCF/FGE导热复合材料断裂方式主要是复合填料与基体的整体剥离。     

基于氧化石墨烯功能材料提高PEDOT:PSS电极性研究

基于聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PE DOT:PSS)/氧化石墨烯(GO)混合溶液,利用旋涂法制 备了高电导率透明阳极,并采用硫酸(H₂SO₄)浸渍处理的方式,使其导电特性进一步 增强。采用最佳方式 处理的PEDOT:PSS/GO混合薄膜在厚度为40 nm时,其方阻为80 Ω/□,在550 nm时的透过率达到87.7％。 基于表面形貌的AFM图,吸收光谱和拉曼光谱,在少量氧化石墨烯掺杂和硫酸处理后,PSS －和PEDOT⁺链 相分离,使得PEDOT:PSS的结构发生了变化,提高了混合薄膜的电导率。与ITO和纯PEDOT: PSS分 别作为阳极的OLED器件相比,采用优化的PEDOT:PSS/GO混合薄膜作为阳极时的OLED器件具有 最低 的启亮电压和最高的电流效率,其最大亮度是纯PEDOT:PSS作为阳极的OLED的1.7倍。较高 的透过率, 电导率和HOMO能级,尤其是表面形貌的改变都有利于PEDOT:PSS/GO阳极OLED器件性能的改善 。