石墨烯/环氧树脂多功能复合材料研究进展

主要介绍石墨烯改性环氧树脂复合材料力学、热学、电学性能的研究进展,以及石墨烯在碳纤维/环氧树脂功能型复合材料中的应用,并展望结构-功能一体化石墨烯改性复合材料在航天领域的应用前景。     

石墨烯填充丁腈橡胶纳米复合材料研究进展

概述了石墨烯的制备、功能化;介绍了石墨烯/丁腈橡胶(NBR)纳米复合材料的3种主要制备方法,即乳液共混法、溶液共混法和机械混炼法;综述了石墨烯/NBR的物理机械性能、硫化性能、疲劳性能、电学性能、热学性能、摩擦性能和气体阻隔性能等;指出通过深入研究石墨烯与NBR分子作用机理来逐步理解石墨烯/NBR复合材料结构与性能的关系;最后,提出未来应加强拓展石墨烯/NBR复合材料在耐介质腐蚀、耐辐照、阻尼、减震、阻燃等领域的应用。     

石墨烯的制备及其在陶瓷基复合材料中的应用

石墨烯以其优异的力学、光学、电学、热学性能和独特的二维结构成为材料领域的研究热点。本文主要介绍了石墨烯特性、石墨烯制备方法及其在陶瓷基复合材料中的应用。其中,其制备方法包括机械剥离法、化学还原法、化学气相沉积法及晶体外延生长法等;石墨烯在陶瓷复合材料中的应用可显著提高其物理性能。     

石墨烯增强钛基复合材料界面调控及强韧化机理研究进展

高超声速飞行器等航空装备的快速发展对钛合金综合性能及应用水平提出更高要求。采用传统热工艺技术制备钛合金的性能已经接近或达到理论极限。传统技术很难大幅提高钛合金的综合性能,探寻石墨烯技术改性钛合金成为一个重要发展方向。然而,钛合金中石墨烯的界面反应控制难度大,如何获得具有良好结合强度的石墨烯/钛界面是石墨烯增强钛基复合材料性能提升的基础与关键。本文在分析制约石墨烯增强钛基复合材料发展系列问题基础上,重点介绍石墨烯增强钛基复合材料微观组织、界面特征以及静态/动态力学性能、摩擦磨损、抗氧化性能和石墨烯强韧化机理等方面的研究进展,探讨现阶段解决石墨烯增强钛基复合材料分散均匀性、界面结合性和组织致密性的方案和优缺点,最后指出该类型材料在界面调控、大规模制备和性能稳定性等方面技术面临的挑战,并提出该类型材料发展应与理论计算技术、先进制备技术和特种功能应用相结合,深化界面优化设计和可控制备,拓宽应用领域。     

石墨烯/聚合物纳米复合材料研究进展

介绍了近年来石墨烯改性聚合物和功能化石墨烯改性聚合物纳米复合材料的研究现状。其中,在石墨烯改性聚合物方面,主要论述了石墨烯改性聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)以及聚苯胺(PANI)纳米复合材料的制备方法和性能改善;在功能化石墨烯改性聚合物方面,主要论述了二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、十八烷基胺(ODA)、氯化铝(Al Cl3)等对石墨烯的修饰以及改性后的石墨烯对聚合物的影响。最后,对石墨烯/聚合物纳米复合材料的潜在应用和发展前景做出了展望。     

石墨烯在航天领域应用进展

基于对石墨烯的结构、性能进行介绍，综述了目前石墨烯在抗原子氧剥蚀、太阳能电池以及空间润滑等领域的研究进展，并对石墨烯今后可能在热电材料、气体传感器、宇航服、空间站水处理、蓄电设备、热控材料等空间环境领域的应用前景进行了展望。     

石墨烯增强铝基纳米复合材料研究进展

石墨烯以其优异力学、物理性能以及独特二维结构成为铝基复合材料的理想纳米增强相.金属基纳米复合材料制备技术快速发展,促进了石墨烯增强铝基纳米复合材料在结构和功能材料领域中的广泛研究.石墨烯在铝基体中的分散以及石墨烯/铝的界面控制问题具有重要科学研究和工程应用价值.重点介绍石墨烯增强铝基纳米复合材料最新研究进展,主要包括石墨烯增强铝基纳米复合材料的分散和冶金成型技术及其结构表征和力学性能研究.实验表明石墨烯能够显著提高铝基体力学性能,但作者认为通过优化工艺参数、改善微观结构和控制结合界面能够进一步优化材料性能.此外,为实现工程应用,还需加强石墨烯增强铝基复合材料的腐蚀性能和热、电性等物理性能研究,并突破材料的低成本、大规模制备技术.本文还基于石墨烯独特二维结构和表面状态,对石墨烯的增强增韧机制进行了深入讨论.     

功能化石墨烯的制备及应用研究进展

石墨烯以其优异的物理化学性能,近年来受到了学术和产业界的广泛关注.将石墨烯进行功能化,可改善石墨烯的分散性,并且能根据需求对石墨烯的物理化学性能进行针对性地优化,因而赋予石墨烯更广泛的用途,因此,功能化石墨烯成为石墨烯研究领域的热点之一.综述功能化石墨烯的最新进展,从共价结合和非共价结合两个方面阐述了其制备的方法,叙述近年来功能化石墨烯在复合材料、储能材料、光电材料、催化材料、环境净化、生物及传感材料等领域的应用研究进展.总结出功能化石墨烯的特点,即大多数活性基团搭载到石墨烯的表面上都能活跃地展现其应用性能.功能化石墨烯未来的研究方向主要是判定和控制石墨烯表面引入功能化物质的量的“定量”问题和精确在石墨烯表面选择功能化的位点并进行精细化学结构设计的“定位”问题..     

石墨烯基吸波材料研究新进展

吸波材料的性能是影响雷达隐身的关键因素,其研究对军用和民用都具有非常重要的意义。石墨烯由于其独特的吸波性能,成为吸波材料研究的一大热点。本文综述了石墨烯/铁氧体、石墨烯/金属微粉、石墨烯/磁性金属、石墨烯/导电聚合物和石墨烯/磁性材料/导电聚合物等复合吸波材料在吸波领域的最新研究应用现状,并展望了吸波材料未来发展趋势。     

石墨烯/聚合物导电复合材料研究进展

石墨烯是新一代的纳米级碳材料,具有优异的机械、导电性能以及其他的功能性能,是制备聚合物导电复合材料的理想填充物.对石墨烯的常用制备方法进行比较并分析其优点与不足,介绍了石墨烯及其复合材料的导电及机械性能,并对石墨烯及其聚合物导电复合材料的应用研究进展进行了系统的综述.最后,对该领域所存在的问题进行了总结,并展望了其发展趋势.     

石墨烯/二氧化硅三维杂化材料的制备及其在改性酚醛泡沫中的应用

为了得到结构和力学性能良好的酚醛泡沫,利用原位生成的方法制备了石墨烯/二氧化硅(GNPs/SiO_2)杂化材料,并将其用于酚醛泡沫的制备当中。对杂化材料进行了红外光谱分析,透射电镜以及X射线衍射分析,验证了石墨烯表面SiO_2球体(粒径在150~180 nm)的存在。对泡沫的结构和压缩性能进行对比分析,发现三维杂化材料相比二维石墨烯能够更好的改善酚醛泡沫的泡孔结构,杂化材料为0.5wt%时,GNPs/SiO_2改性酚醛泡沫的泡孔尺寸更小,结构更均匀;同时杂化材料改性酚醛泡沫表现出更优异的力学性能,其压缩强度和弹性模量分别达到0.22和4.1 MPa,比纯酚醛泡沫分别提高了91%和86%。     

航空用石墨烯改性铝电缆导体研制进展

飞机电气化、信息化程度的不断提高,对航空电缆提出了更高的要求,常规铝导体的性能不能满足新型航空电缆对轻质、高强、高导电性能的需求。石墨烯具备极高的强度和导电率,是理想的高强高导改性材料。首先对比了现有电工铝和电工铜在力学性能和导电率上的差距;随后讨论了石墨烯优异的力学和电学性能;最后综述了石墨烯在改善铝基体力学性能和电学性能方面的研究进展。结果表明,采用粉末冶金、连铸连轧等制备工艺,石墨烯能有效提高铝基体的拉伸强度,同时有望保持延伸率不降低,但也会使导电率降低0.5%～4%;只有实现石墨烯在铝基体中的连续分布,才能充分发挥出石墨烯高导电率的优势,提高铝基体的电学性能。采用粉末冶金和连铸连轧等工艺手段,牺牲少量导电率,通过石墨烯大幅提高铝导体的力学性能,从而满足航空电缆的相关需求,将具备广阔的应用前景。     

片状粉末冶金的石墨烯/铝基复合材料制备过程控制与力学性能

石墨烯/铝复合材料具有强化效率高、强塑性协同提升、综合性能优异的特点,有望突破现有金属基复合材料强塑性匹配性差的瓶颈问题,但石墨烯的难于分散是困扰材料制备的重要问题。基于机械球磨工艺的片状粉末冶金技术可以将球状铝粉变成片状,实现石墨烯的均匀分散。本研究通过添加过程控制剂PDMS调控机械球磨过程,制备片状铝粉,结合压力浸渗技术制备0.6%(质量分数)GNPs/6061Al复合材料。结果表明:随着球磨时间延长,片状铝粉直径呈先上升后稳定的状态;随过程控制剂黏度上升,片状铝粉直径上升,铝粉片状化效果更明显,同时石墨烯缺陷含量先降低后上升。结合组织表征和力学性能测试,讨论了材料性能与组织结构间的关系。     

Role of hydrogen in the dissociation of CH4 on different graphene by DFT study

The effect of hydrogen on the growth mechanism of pyrocarbon has attracted much attention. The influence of hydrogen on the dissociation from CH4to C2H2on pristine graphene,N-doped graphene and vacancy graphene have been investigated by using density functional theory.There are two kinds of heterogeneous reaction pathways when the hydrogen is involved, i.e., dehydrogenation reactions and H-abstraction reactions. The transition state calculations were performed to acquire the reaction pathways on...     

石墨烯/Fe3O4复合材料的制备及电磁波吸收性能

为扩展石墨烯的应用领域,对磁性功能化石墨烯的电磁波吸收性能进行研究.在氧化石墨与Fe3 O4粒子的悬浮液中添加还原剂水合肼,微波辐照反应制备石墨烯/Fe3 O4复合物.采用X射线衍射、透射电镜等手段对材料的结构和Fe3 O4的分布状态进行了测试表征.采用矢量网络分析仪测定了材料在0.1～18.0 GHz频率范围内的复介...     

石墨烯高分子复合材料的制备及在航空领域的应用

实现航空器轻量化可有效减少资源浪费,提升经济效益和使用性能。目前,使用复合材料替代传统金属材料是减轻航空器质量最主要的手段,国际市场中一些先进机型的复合材料用量可达50%以上。高分子材料来源广泛,加工性能好、耐蚀性好,质量远低于金属材料,将其作为复合材料基体应用到航空领域可有效减轻航空器质量。石墨烯是目前已知的强度最高的材料之一,具有极好的韧性、导电性,当其作为分散相加入到高分子材料基体后,可有效提升其力学及电学性能。所以,石墨烯高分子航空复合材料被视为传统金属材料的理想替代品,在航空器功能、结构材料领域都有巨大的研究价值。介绍了石墨烯高分子复合材料的原料制备方法、成型技术及其在航空领域应用的研究。     

无机粒子对石墨烯微片／环氧树脂复合材料导电性能的影响

以 KNG-CZ030石墨烯（graphene nanoplatelets,GNPs）为导电填料,环氧树脂（E-54）为聚合物基体,2-乙基-4甲基咪唑（2,4-EMI）为固化剂,采用溶液混合和超声分散的方法制备导电复合材料。通过添加无机粒子（NaCl, TiO2）,研究了无机粒子对石墨烯微片分散均匀性的影响以及对 GNPs ／E-54复合材料导电性能的影响。实验结果表明：加入 NaCl 和 TiO2提高了石墨烯微片在基体中的分散性,降低了复合材料室温体积电阻率,即提高了导电性能;NaCl ／GNPs ／E-54和 TiO2／GNPs ／E-54复合材料室温体积电阻率为106Ω·m 时,石墨烯质量分数分别为0．75％和0．73％,与未添加无机粒子的 GNPs ／E-54复合材料质量分数0．97％相比有所降低。