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以三聚氰胺甲醛树脂(Melamine-Formaldehyde,MF)为成膜树脂,以磷酸-季戊四醇(H 3 PO 4-PER)为膨胀阻燃体系,以氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)为阻燃协效助剂制备透明膨胀型阻燃涂料,从而提高木塑复合材料(wood-plastic composites,WPC)的阻燃抑烟性能。结果表明,涂层的透明度高,物理性能良好,阻燃抑烟性能优异。GO的加入,未改变涂层物理性能,但显著提高复合材料的热稳定性和阻燃抑烟性能。加入0.2%的GO,热重分析(Thermogravimetric analysis,TG)测试表明,涂层的残炭量增加了11.0%;模拟大板燃烧法显示,涂层的耐燃时间较对照组提升了75.0%;锥形量热仪(Cone calorimeter,CONE)燃烧测试表明,可以有效抑制涂层的热释放和烟释放,涂层的总热释放量和总烟释放量最大分别下降35.6%和43.5%。片状结构的GO在涂料受热膨胀后成为交联点,提高炭层整体的力学强度和稳定性,进而达到阻燃抑烟的作用。 ...
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高分子吸波复合材料广泛应用于航空航天吸波领域,通过将高性能吸波填料引入到聚乙烯基体可制备得到轻质、宽频和强吸收的复合吸波材料。石墨烯由于其轻质、比表面积大、电导率可调的特性常被用作高效高分子复合吸波材料的填料从而受到广泛关注。本文通过引入过硫酸铵膨胀法增加鳞片石墨的比表面积成功制备了高效大片层石墨烯吸收剂,在此基础上与聚乙烯复合制备不同性能的石墨烯/聚乙烯复合吸波材料,本论文详细研究了石墨烯热还原温度对复合材料吸波性能的影响并对其吸波机理进行了讨论。结果表明,采用适中温度(1200℃)热还原得到的复合吸波材料具有良好的吸波性能,在填料质量分数仅1.5%填充量下,该复合吸波材料匹配厚度为2 mm,吸收峰达到-40.2 dB,低于-10 dB吸收的有效带宽为2.675 GHz。其机理为:当还原温度较低时,复合吸波材料中吸波剂的导电性能差,难以感应电磁波形成电流对其进行损耗;还原温度过高,复合吸波材料中吸波剂的导电性很高,会在表面产生大电流,从而发生趋肤效应,难以使电磁波进入粉体内部进行有效损耗。通过该方法可简单方便地制备轻质、宽频和强吸收的复合材料,有望用作电磁波吸收器件。 ...
产业研究
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本工作通过酚醛树脂原位聚合反应,将石墨烯片锚定成具有三维泡沫形貌的多孔材料,并对其进行结构优化,研究了其碳化后及掺锡碳化后泡沫的储锂性能。借助扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD),对其做形貌结构表征,考察了两种酚醛树脂用量对三维石墨烯泡沫形貌的影响及优化后掺锡的电化学性能。结果表明:在石墨烯用量相同的情况下,间苯二酚和戊二醛分别使用0.1和0.2 g时能得到形貌最佳的三维石墨烯泡沫,其碳化后具有较高的比容量和循环稳定性能。掺入二氧化锡后,充放电比容量进一步得到提升,经过100圈循环后,充放电比容量仍保持360 mAh/g。 ...
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层层自组装法是一种新型的纳滤膜制备方法。本文采用层层自组装法制备了氧化石墨烯(GO)纳滤膜,以聚乙烯亚胺(PEI)为聚电解质,考察了不同的GO浓度对纳滤膜的结构及性能的影响,确定了最优GO浓度,并在最优的GO浓度下改变聚电解质种类,研究了其对膜的结构及性能的影响。结果表明,随着GO浓度增加,膜性能显著提升。当GO浓度为0.200mg·mL-1时,膜对伊文思蓝的截留率达到95.4%,为最优GO浓度。在最优GO浓度下,将聚电解质PEI改为聚乙烯亚胺(HPEI),或添加交联剂乙二胺(EDA),纳滤膜的膜通量及截留率均有明显变化,其中聚电解质为HPEI的膜,水通量为135L·m-2·h-1·MPa-1,对伊文思蓝的截留率近100%,为性能最优的GO复合纳滤膜。 ...
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用改良的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),采用溶液共混法通过非共价修饰制备了壳聚糖/氧化石墨烯(CS/GO)复合材料,对安息香酸(BEN)进行载释,提高安息香酸(BEN)的水溶性和生物可利用度。结果表明,GO和CS/GO分散液放置45 d后仍均一稳定,没有沉淀或分层现象。相比GO,CS/GO的横向尺寸明显减小,对BEN的负载量(W)从450 mg/g提高到650 mg/g,包封率(E)从27.13%提高到39.16%。体外释放实验表明,BEN@CS/GO的释放行为具有pH响应性,在酸性(pH=4)条件下,48 h内的累计释放量为53.2%,在中性和碱性(pH=7和pH=9)条件下,累计释放量分别为38.7%和24.6%。BEN的体外释放更符合一级动力学方程。 ...
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采用不同含量(0.25%、0.5%、0.75%和1%)(质量分数)石墨烯纳米片(GNP)改性环氧树脂胶黏剂,通过碳纤维加固混凝土结构双面剪切试验,研究浸水老化不同时间(2、4、6、8周)的工况下GNP改性前后胶黏剂的粘接性能的变化,探究石墨烯纳米片改性对胶接结构耐久性能的影响。试验结果表明,未浸水和浸水老化试验下,界面粘接强度和最大滑移量都随着GNP含量的增加出现先升高后降低的趋势,且每种工况下0.5%GNP对粘接强度的提升都是最大的。与未改性胶相比,浸水老化8周时0.5%GNP改性胶对界面粘接强度和最大滑移量分别提高了54.1%和53.66%。老化8周后未改性的粘接强度比未老化下降15.19%,0.5%GNP改性后下降幅度为10.47%,0.5%GNP改性胶黏剂对其耐久性的改善效果更好,在提高结构强度的同时,也能减轻水分子对胶层的老化作用,保证胶接结构长期耐久性,为碳纤维布加固混凝土结构技术在工程实际中的应用提供一定的参考。 ...
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为了研究交换作用对表面装饰类石墨烯纳米粒子的磁性影响,从微观量子角度对表面装饰类石墨烯纳米粒子建立Ising模型,写出描述系统的哈密顿量。基于蒙特卡洛模拟方法,研究了粒子内部铁磁交换作用和表面亚铁磁交换作用对系统的磁矩、磁化率、阻碍温度和阶梯效应的影响。数值计算结果表明,交换作用对系统磁性具有重要影响,在外场作用下,磁化曲线随温度的增加趋于一个稳定值,磁矩和磁化率曲线均会出现峰值现象,磁化率峰值对应的阻碍温度随交换作用增加而增大。此外,多重磁化平台现象也被发现,饱和磁矩对应的饱和磁场随交换作用增加而增大。这些结果对该类材料在自旋电子器件中的潜在应用具有指导意义。 ...
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采用超声分散、电导率法和UV-Vis等考察了十二烷基磺酸钠(SDS)、聚乙烯吡咯烷酮、吐温60和聚乙二醇对石墨烯(GN)在水溶液中分散性的影响,并对GN分散液进行了电化学分析。实验结果表明,添加表面活性剂能够有效提高GN分散液的分散性,随水溶液中表面活性剂含量的增加,GN分散液的电导率增加,其中,SDS的电导率增大速率明显大于另外3种表面活性剂,在SDS加入量为10 mg/mL时,GN分散液的分散性最好且最稳定。GN分散液在电流密度为0.00276 A/cm2时比电容为18.4 F/g,随电流密度的增加,比电容下降,当电流密度增至0.0184 A/cm2时,比电容为11.7 F/g,容量保持率仍高达63.6%,展现出良好的倍率性能,这可归因于材料良好的导电性。 ...
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