石墨烯/碳纤维混杂复合材料的结构功能一体化研究进展

航空航天领域对碳纤维增强树脂基复合材料的性能不断提出更高要求,结构功能一体化已成为现代先进复合材料的必然发展趋势.石墨烯因其卓越的物理性能为构建新型结构功能一体化复合材料提供了新的设计思路.文章主要介绍了石墨烯在碳纤维增强树脂基复合材料结构功能一体化技术方面的研究进展,侧重阐述了石墨烯/碳纤维混杂复合材料在导热、电磁屏...     

基于石墨烯的量子化霍尔电阻研究综述

电阻作为重要的元器件在电气电子及其他非电领域得到了广泛应用,对其阻值进行准确溯源和量值传递至关重要。相较于实物电阻计量标准,量子化霍尔电阻标准稳定性和准确性更高。目前我国国家/国防量子化霍尔电阻计量基准是基于砷化镓-铝砷化镓异质材料制成的,其对环境温度和外磁场要求高,普通计量实验室难以复现。石墨烯材料的出现为新型量子化霍尔电阻基准/标准的研制提供了可能。本文简述了石墨烯材料的制备方法及其量子化霍尔效应,介绍了石墨烯量子化霍尔效应的国外研究现状,分析了基于石墨烯材料的量子化霍尔电阻标准在研制过程中存在的问题,旨在为我国新型量子化霍尔电阻标准的研制提供参考。     

化学剥离制备氧化石墨烯及表征

以无硫膨胀石墨为原料,采用化学剥离法制备出氧化石墨烯。利用X射线衍射仪(XRD)分析膨胀石墨、氧化石墨、氧化石墨烯的晶体结构;利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)研究氧化石墨、氧化石墨烯表面的红外光谱特征。结果表明:对于制备氧化石墨烯,化学剥离这种方法是可行的。另外,FTIR图谱表明,氧化石墨的表面和边缘含有大量的环氧基、羟基等官能团,有利于其在N,N-二甲基甲酰胺溶液中经超声剥离获得质量较好的氧化石墨烯薄片。     

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。     

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。     

石墨烯用于惯性器件轻质功能结构的探讨

石墨烯(Graphene)在2004年被首次发现,2010年两位英国科学家因此获得诺贝尔奖.石墨烯技术研究被世界各国提升至战略高度,成为最热门研究领域之一,在锂离子电池、传感器、功能涂料、复合材料等领域不断取得丰硕成果.针对惯性技术轻质功能结构件的应用需求,通过对石墨烯材料技术特征和国内外应用现状进行梳理,结合惯性行业特点,对石墨烯作为惯性器件轻质功能结构材料的应用发展进行了探讨.     

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.     

CuCr_2O_4/石墨烯复合粒子的制备及其对AP的催化作用

以石墨烯为载体,采用两步法制备了CuCr2O4/石墨烯复合粒子,通过X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对样品的结构及形貌进行了表征,并采用差示扫描量热仪(DSC)分别研究了CuCr2O4、CuCr2O4/石墨烯、石墨烯及CuCr2O4和石墨烯的混合物对AP的催化效果。结果表明,CuCr2O4纳米粒子较均匀地分布在石墨烯上,CuCr2O4/石墨烯复合粒子使AP高温分解峰温度降至382℃,降低了60℃,表观分解热增加了351J/g,达1188J/g,其催化效果明显优于CuCr2O4、石墨烯及CuCr2O4和石墨烯的混合物。