氧化石墨烯辅助低温液相法合成石榴石型固体电解质

固态锂电池有望解决传统锂离子电池的安全性问题,并且能实现更高能量密度。作为具有应用前景的石榴石型固体电解质材料,其纳米粉体的制备技术研究具有重要意义。针对石榴石型固体电解质纳米粉体存在合成温度高、粉体团聚、粉体颗粒尺寸大等关键问题,提出了一种氧化石墨烯辅助的低温液相法合成石榴石型固体电解质的技术策略。该策略的主要思想是首先利用氧化石墨烯表面带有负电荷的特性,吸附石榴石金属阳离子,避免多分散聚集体的形成;然后再利用氧化石墨烯纳米片的物理分隔,在低温合成条件下,实现分散性较好的石榴石型固体电解质纳米粉体的制备。实验中,以氧化石墨烯作为模板材料,结合化学共沉淀方法,制备了石榴石型锂离子固体电解质材料。系统研究了煅烧温度、氧化石墨烯含量、煅烧气氛等对石榴石型固体电解质制备的影响。实验结果表明:当氧化石墨烯的最佳添加量为1%时,可以在较低温度(650℃)下获得单一石榴石立方相的固体电解质材料Li_(6.5)Mg_(0.05)La_3Zr_(1.6)Ta_(0.4)O_(12)。继而对比研究了添加1%氧化石墨烯与未添加氧化石墨烯对石榴石型固体电解质纳米粉体形貌及尺寸的影响,揭示了氧化石墨烯纳米片在石榴石型固体电解质纳米粉体制备中的积极作用。固体电解质烧结片的室温离子电导率约为2.5×10~(-4)S·cm~(-1),为其在固态锂电池中的应用打下了基础。     

Fe_2O_3/石墨烯复合物的制备及催化性能研究

以氧化石墨烯和硝酸铁为原料,采用水热法制备Fe_2O_3/石墨烯复合物。采用XRD、FTIR、RAMAN、SEM等对其结构和形貌进行表征,并通过不同升温速率的TG-DSC研究Fe_2O_3/石墨烯复合物对HMX热分解催化作用。结果表明,在氧化石墨烯被还原为石墨烯过程中,同时Fe_2O_3纳米粒子负载于石墨烯片层上;Fe_2O_3/石墨烯复合物可使HMX热分解活化能降低51.13 kJ·mol~(-1),对HMX有较好的催化作用。     

石墨烯及其衍生物在含能材料中的应用研究进展

含能材料具有高能高热、瞬时释放的特点,被广泛用于炸药、推进剂、烟火等领域,但其安全性和燃烧特性是限制其应用的两个关键因素。石墨烯及其衍生物(氧化石墨烯、硝基化石墨烯和氟化石墨烯等)具有高比表面积和优异的导热、导电等性能,在改善含能材料的安全和燃烧性能方面展现出较大的应用潜力。文章首先介绍了石墨烯及其衍生物在提高安全性能的最新研究进展,主要探讨了石墨烯、氧化石墨烯、硝基石墨烯和氟化石墨烯对降低含能材料敏感性的影响;然后,综述了石墨烯及其衍生物对含能材料燃烧性能的催化作用;最后对今后石墨烯在该领域的应用前景进行了展望。     

电化学剥离石墨烯复合材料制备及应用研究进展

石墨烯因为其优异的物理化学特性,引起了广泛的应用研究热潮.石墨烯的产业化应用离不开制备工艺的发展,由于应用场景的不断完善,对规模化石墨烯制备工艺的要求进一步提高,传统的石墨烯制备方法已经难以满足许多应用需求.因此,绿色、规模化、高质量的石墨烯制备技术开发显得十分重要.电化学法是一种在电解液中利用电场辅助剥离石墨烯的方法...     

空气环境中镀银表面二次电子发射劣化机理

暴露于空气中的金属受环境影响,表面会产生吸附、沾污和氧化等表面改性作用,引起二次电子产额(secondary electron yield, SEY)变化。为探究银表面改性对SEY的影响,使用加热、有机清洗、离子清洗实现了多种银表面状态。实验结果显示,加热能够去除部分表面吸附和沾污,并使得SEY降低;离子清洗在去除表面吸附和沾污的同时还能够剥离表面氧化层,获得高度洁净的表面。离子清洗10/30分钟后SEY峰值由2.61降至1.73/1.70,说明剥离银表面的吸附、沾污和氧化层能使得SEY明显降低。为验证氧化对SEY的影响,使用磁控溅射制备氧化银薄膜。结果表明,氧化银SEY仅比银高0.1左右,且在斜入射下两者SEY差异更小,该结果证明银表面发生氧化不会使得SEY明显升高,并间接说明表面吸附和沾污是使得银表面SEY升高的主要因素。     

石墨烯改性溶胶⁃凝胶复合涂层的 制备及其防腐性能

利用溶胶-凝胶技术在铝合金表面制备石墨烯改性溶胶-凝胶膜层,形成复合涂层。通过扫描电镜和能谱测试,分析涂层的表面形貌及成分。采用动电位极化曲线和交流阻抗测试不同石墨烯添加量时复合涂层的电化学性能。研究表明,石墨烯添加后能够形成均匀且较为致密的复合涂层,且与单一的溶胶-凝胶涂层相比,复合涂层具有更正的腐蚀电位(-1.18 V)、更低的腐蚀电流密度(2.84μA/cm~2)和更大的线性极化电阻(415.49 kΩ·cm~2),说明石墨烯添加提高了涂层的防腐蚀性能,然而当石墨烯添加量超过0.5%时,石墨烯发生团聚,产生膜层缺陷,降低复合膜层的防腐性能。研究结果为制备溶胶-凝胶复合涂层及提高铝合金的耐蚀性提供了研究思路。     

三辊剥离微纳米石墨薄片及其对环氧树脂性能的影响

为改善环氧树脂(EP)的使用性能,以尺寸约2mm、厚度约100μm的膨胀石墨(EG)和EP为原料,创新性地采用三辊研磨(TRM)技术连续剥离得到尺寸1～10μm、厚度10～20nm的大纵横比微纳米石墨薄片(GNPs),并进一步制备得到GNPs原位强化EP的复合材料。结果表明,制得的GNPs/EP复合材料的弯曲和拉伸性能随EG含量的增加呈现先升后降的变化,且当EG在EP中含量为1.0wt%时复合材料的性能最佳。与纯EP材料相比,该复合材料的弯曲强度、拉伸强度分别平均提高了31.9%、53.4%,这可能是由于GNPs与EP界面的紧密结合。本研究为进一步制备GNPs强化EP基碳纤维高强度航空复合材料奠定技术依据。     

氧化石墨烯/酚醛树脂基泡沫炭的制备和隔热性能研究

针对新型轻质高效和结构稳定的高性能隔热材料在航空航天领域的应用需求,以热塑性酚醛树脂为原料,引入氧化石墨烯(GO)进行改性,然后采用液相低压发泡/炭化工艺制备氧化石墨烯/酚醛树脂基泡沫炭(PCF)隔热材料.采用扫描电镜(SEM)、热分析仪、压汞仪和激光脉冲导热仪,对GO/PCF的结构及性能进行了测试与表征.结果表明:添...     

基于Diels-Alder反应的石墨烯基自修复材料

合成了糠基功能化的氧化石墨烯(GO-Fu)和带糠基侧基的聚甲基丙烯酸酯共聚物(PMA-Fu),进而与双马来酰亚胺(BMI)反应,制备了基于Diels-Alder反应的具有共价键可逆交联结构的石墨烯基自修复塑料复合材料,并采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、热失重分析、原子力显微镜、流变测试、力学性能测试等方法,对GO-Fu和PMA-Fu的结构及复合材料的力学性能、流变行为和自修复性能进行了研究。结果表明,在自修复复合材料中,交联结构的存在导致复合材料的拉伸强度提高60%,玻璃化温度提高20℃,少量功能化石墨烯的引入,可以显著提高材料的自修复效率(接近100%)和修复速度,使得复合材料表现出优异的自修复性能。今后还需进一步研究如何通过材料结构和化学组成调控实现环氧树脂等热固性聚合物基复合材料的高效自修复。     

石墨/AlSi耗散防热材料喉衬烧蚀试验研究

为提高石墨的耐烧蚀性能,利用压力浸渗方法将AlSi合金渗入石墨孔隙中获得石墨/AlSi耗散防热复合材料。利用小型烧蚀实验发动机开展了不同推进剂和压强工况下石墨/AlSi耗散防热复合材料喉衬和C/C喉衬的对比烧蚀试验研究,总结了推进剂铝含量、燃烧室压强对相对烧蚀性能影响,并分析石墨/AlSi耗散防热复合材料的抗烧蚀机理。结果表明,石墨/AlSi耗散防热复合材料喉衬线烧蚀率低于相同状态下C/C材料喉衬的线烧蚀率,其中在铝质量含量5%、压强12.5 MPa工况中石墨/AlSi喉衬线烧蚀率降低92%。分析认为石墨/AlSi耗散防热复合材料的抗烧蚀机理主要为:石墨孔隙内的AlSi合金通过熔化和气化相变吸收热量,降低了石墨基体的热负载;AlSi合金的熔化后在表面形成的液态膜阻碍了燃气中氧化性成分向石墨基体中的扩散;合金气化产生的Al、Si蒸气在引射作用下注入边界层,与边界层中氧化组分发生反应,降低其中的氧化组分浓度;AlSi合金氧化后形成的Al_2O_3-SiO_2玻璃态熔融层减弱燃气对喉衬机械剥蚀作用。最终石墨/AlSi耗散防热复合材料喉衬表现出优异的抗烧蚀性能。     

Au@rGO-PEI复合材料的制备及光热性能研究

太阳能作为一种可直接利用且可持续利用的清洁能源,有着巨大的开发应用潜力。利用太阳能的有效方法之一是光热转化,因此,高效的光热转换材料成为太阳能有效利用的关键。本研究通过在石墨烯表面引入供电子基团并原位复合金纳米片,双重增强了材料的光热性能。最优条件下制备的Au@rGO-PEI(Au与rGO-PEI的质量比为1:1.25,负载量1 mg/cm²),材料表面温度达到最高(76℃)。     

未来晶体管可由石墨烷造

2009年2月5日，据《科技日报》报道，英国曼彻斯特大学物理学与天文学院的安德烈·格伊姆教授和科斯特雅·诺沃塞洛夫博士，用纯净的石墨烯和氢制备出了一种具有绝缘性能的二维晶体石墨烯衍生物——石墨烷。该方法也同样适用于制备出其他基于石墨烯的超薄材料，这些新型超薄材料具有不同导电性能。这表明，石墨烯可被修改成新的材料以微调其电子性能，这为其带来了更多应用的可能性，也为未来电子设备的发展提供了一种真正多功能的材料。     

热处理对PBO纤维分子链结构和性能的影响

利用红外光谱分析(FTIR)、示差扫描量热法(DSC)和磷含量分析方法研究了热处理对PBO纤维结构和性能的影响。结果表明,热处理使PBO纤维分子链中聚合后期少量的未关环反应趋向完全,使得PBO分子的共轭链长增加,弱键消失,提高了PBO纤维的力学性能;提高了分子链与链之间排列的有序性,使链与链之间堆砌更加紧密,使得热处理后的纤维较难溶于MSA中;热处理使PBO纤维表面化学组成发生变化,并使其表面粗糙化,能改善其表面润湿性能;热处理对纤维强度影响甚微,提高热处理温度、延长热处理时间和增大热处理张力,能提高PBO纤维的模量。     

原位聚合法制备多壁碳纳米管-聚对苯撑苯并双噁唑纳米复合材料

采用强氧化性酸处理多壁碳纳米管(MWNTs),形成官能化的多壁碳纳米管(FMWNTs),用傅立叶红外光谱(FT-IR)、光电子能谱(XPS)对处理前后MWNTs的表面官能团进行了分析,并利用原位聚合法成功制备了FMWNTS-PBO纳米复合材料。结果表明,碳纳米管经过酸处理后,表面含有较多羰基和羟基的极性官能团,FMWNTs-PBO纤维的钩接强度比同条件下PBO纤维的钩接强度高出30%。文中给出了FMWNTs和PBO低聚物的聚合机理。     

SiC/CVD SiC复合涂层的抗氧化及抗热震性能研究

为了提高C/SiC复合材料耐高温性能,采用泥浆浸渍裂解与真空化学气相沉积(CVD)在材料表面制备了SiC/CVD SiC复合涂层,通过XRD、SEM分析了涂层组成与结构;研究了复合涂层的高温抗氧化(700～1 500℃)和抗热震性能。结果表明,泥浆浸渍法制备的SiC涂层具有一定的封孔效果,可使材料开孔率下降,但高温抗氧化效果并不佳,1 200℃氧化10 min后材料弯曲强度保留率下降明显仅有86%。CVD SiC涂层结构致密,与SiC封孔涂层结合较好,在700～1 500℃具有较好的抗氧化效果,随着氧化温度的升高,氧化后涂层完好,表面O元素逐渐增加,材料失重率缓慢增加但不大于0.5%,且材料性能并未下降。涂层材料在1 200℃-10 min短时热震5次后材料弯曲强度保留率仍有95%以上,且未出现开裂、剥落等热震损伤。在1 200℃-30 min长时热震10次后,涂层材料基本被完全氧化,材料失去保护作用,弯曲强度下降至90%左右。     

钦合金表面高太阳吸收比膜层结构及热控性能研究

用微弧氧化工艺在钛合金表面制备陶瓷膜层,研究了不同无机盐添加剂对膜层热控性能的影响,确定了钴盐、镍盐和铁盐多种无机盐复合微弧氧化工艺。研究了钨酸钠浓度和微弧氧化时间对膜层厚度、粗糙度、结构及热控性能的影响。在钛合金表面制备了太阳吸收率为0.93、发射率0.88的微弧氧化膜层。     

基于伴飞模式的异面星座多补给任务研究

用微弧氧化工艺在钛合金表面制备陶瓷膜层,研究了不同无机盐添加剂对膜层热控性能的影响,确定了钴盐、镍盐和铁盐多种无机盐复合微弧氧化工艺。研究了钨酸钠浓度和微弧氧化时间对膜层厚度、粗糙度、结构及热控性能的影响。在钛合金表面制备了太阳吸收率为0.93、发射率0.88的微弧氧化膜层。     

三维针刺C/C-SiC复合材料的烧蚀性能

采用"化学气相渗透+先驱体浸渍裂解"(CVI+PIP)混合工艺,制备了三维针刺C/C-SiC复合材料,使用氧气流量和乙炔流量之比为2∶1的氧乙炔焰,研究了复合材料的烧蚀性能,烧蚀时间长达600 s;分别用扫描电镜和表面能谱,分析了烧蚀表面的形貌和成分。结果表明,复合材料的线烧蚀率和质量烧蚀率的平均值分别是0.004 3 mm/s和0.001 4 g/s。烧蚀表面不同区域微观形貌和烧蚀机理不同,烧蚀中心以基体氧化流失、C纤维的氧化以及气流冲刷为主;在过渡区域,烧蚀是以SiC基体的氧化和气流冲刷为主;烧蚀边缘则以SiC基体的热氧化为主。C/C-SiC复合材料在氧-乙炔条件下的烧蚀机制是热化学烧蚀、热物理烧蚀和机械冲刷的综合作用。     

改性碳/酚醛防隔热材料研究进展

碳/酚醛(C/Ph)复合材料因低成本、制备周期短的优点成为航空航天领域应用最广泛的材料之一,对其进行基体改性是提高材料性能的一种有效途径。文章介绍了改性C/Ph防隔热材料的研究现状,主要包括陶瓷颗粒、碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯、无机元素硼、钼等化学改性的方法以及结构上的改性,如酚醛气凝胶和中低密度碳/酚醛材料等,对比分析了改性对C/Ph复合材料的烧蚀性能、隔热性能及力学性能的影响,探讨了改性C/Ph复合材料烧蚀过程中的机理,梳理了C/Ph复合材料基体改性研究中存在的问题,并提出后续发展建议：深入改性烧蚀机理研究,使材料抗烧蚀性向可调控、精细化、体系化方向发展;解决烧蚀率不易控制的问题;优化抗烧蚀组元设计,提高材料的综合性能。     

石墨烯光推进原理分析及光驱动特性测试研究

光推进是将光能转换为动能的一种推进方式,石墨烯材料具有独特的光电特性,为光推进技术发展提供了重要前提。文章介绍了石墨烯光推进技术发展,讨论了石墨烯光推进的电子射流、Knudsen力、激光烧蚀三种作用机理假设,分别计算了电子射流及Knudsen力产生推力的数量级,认为Knudsen力更有可能是光产生驱动现象的原因。针对Knudsen力这一假设,采用悬丝摆动的微小力测量方法,表征了石墨烯海绵表面受激光照射一侧和未被照射一侧的表面温度,两侧表面形成了显著的温差,热量主要在受照射的一侧表面聚集;讨论了真空度等参数对光驱动力大小产生的影响。结果表明,石墨烯光驱动力在微牛量级,低真空度(1～10 Pa)是产生光驱动力的适宜环境,热效应在光驱动里中占据主导作用,间接表明了石墨烯光驱动力主要来自于Knudsen力的可能性。