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石墨烯作为一种理想的二维材料,具有机械性能好、电阻率低、热导率高等优点,受到人们的广泛关注。特别地,通过调控石墨烯层数可以改变石墨烯的电学性质,如带隙可调、半导体性质、特殊量子行为等,拓展石墨烯在柔性透明电极、高温超导、高性能传感等领域的应用。目前,人们已对金属衬底上高质量单层石墨烯的制备做了很多研究,发现当单层石墨烯覆盖金属衬底时,衬底将失去催化活性,使得高质量多层石墨烯的可控生长变得非常困难。为了制备多层石墨烯,研究人员已经探索了多种生长方法。总结了单晶金属衬底上多层石墨烯两种常见的生长模式,即表面成核控制的层层往上生长和偏析成核控制的层层往下生长,表面成核控制生长包括气源分子束外延、等离子体化学气相沉积等,偏析成核控制生长包括合金衬底偏析、单质金属衬底偏析等。针对多层石墨烯的各种生长方法,分别从成核密度、晶畴尺寸、层厚均匀性等方面进行了分析总结。最后,对该领域的发展趋势进行了展望,有助于为多层石墨烯的可控生长提供新的解决方案,促进多层石墨烯的发展与应用。 ...
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目的研制兼具导热和绝缘特性的油墨,以拓展油墨在电子器件领域的应用。方法以氮化硼(BN)晶体和尿素为原料,采用球磨法合成了氨基化氮化硼(BN−NH2)纳米片,并在羧基活化剂的参与下,利用氧化石墨烯(GO)上的羧基与BN−NH2上的氨基共价反应,制备酰胺化氮化硼−氧化石墨烯纳米复合填料(BN−GO),辅以高分子树脂、单体、颜料及各类助剂,研制导热绝缘油墨。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、激光拉曼光谱仪、傅里叶变换红外光谱仪和X射线光电子能谱仪等手段对BN−NH2纳米片的形貌结构、晶型晶面和BN−GO的价键结构进行表征,最后对油墨的印刷适性、导热性能和绝缘性能进行测试。结果实验成功制备了氨基化氮化硼(BN−NH2)纳米片和酰胺化氮化硼−氧化石墨烯纳米复合填料(BN−GO),当BN−GO的质量分数为3.0%时,所制备的导热绝缘油墨的印刷适性良好,印刷打样后的导热系数可提升至1.45 W/(m·K),体积电阻率高达9.86×1011Ω·cm,相较于空白油墨试样,分别提升了4.8倍和3.7倍。结论所研制导热绝缘油墨可在保持良好印刷适性的同时赋予油墨优良的导热性能。 ...
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采用水热合成法和冷冻干燥技术制备了2,6-二氨基蒽醌(2,6-AAQ)/rGO复合材料,通过氨基(—NH2)与羧基(—COOH)形成肽键(—CO—NH—)共价键,使其在电解液中的溶解问题从本质上得到了解决.SEM和EDS Mapping表明,2,6-AAQ/rGO-3复合材料中的2,6-AAQ呈现出高度的棒状结构,并且被石墨烯包裹得更紧密.这种独特的结构提高了2,6-AAQ在锂化过程中的电子导电性,可有效减少2,6-AAQ的聚集,利于电解质的浸润.XPS、XRD、FTIR和Raman结果表明,2,6-AAQ和rGO之间发生了水热辅助化学键合,形成了rGO包裹2,6-AAQ的结构.此外,非原位FTIR表征结果验证了2,6-AAQ/rGO-3具有良好的储锂性能,羰基(C=O)为反应位点.同时,紫外-可见光谱测试清楚表明,与2,6-AAQ相比,通过肽键连接的2,6-AAQ/rGO-3的溶解度显著降低,表明电化学性能大大提高.其中2,6-AAQ/rGO-3作为锂离子电池正极时,在100 mA·g-1电流下,首圈放电容量高达212.2 mA·h·g-1,在500 mA·g-1电流下循环100周后放电容量仍为184 mA·h·g-1,展现出了优异的循环稳定性和高倍率性能.2,6-AAQ/rGO出色的电化学性能得益于石墨烯的碳骨架对2,6-AAQ的锚定,该结构不仅可以防止2,6-AAQ溶解,还可以为其提供导电网络,进一步提高电子传导速率. ...
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聚氨酯良好的力学性能使其广泛应用于各种领域,通过在聚氨酯基体中引入石墨烯增强体,能够大幅度增强聚氨酯基复合材料的各项性能。为得到具有高抗冲击能力的聚氨酯基复合材料,使用原位聚合法制备氧化石墨烯增强聚氨酯,通过霍普金森杆装置对其进行不同应变率下的动态压缩试验。采用无压渗透法加入直径3.3 mm的Al2O3颗粒陶瓷作为新的增强相。对石墨烯/颗粒陶瓷增强聚氨酯基复合材料进行动态围压实验,得到试样的应力-应变曲线。应用LS-DYNA动力学仿真软件建立复合材料有限元仿真模型,结合实验数据验证仿真的可靠性。分析复合材料在动态围压下的变形过程和损伤机理,开展不同粒径试样在动态围压下的仿真分析,讨论不同粒径的颗粒陶瓷对复合材料动态压缩的力学性能影响。研究结果表明:颗粒陶瓷粒径与复合材料的抗压强度密切相关,随着陶瓷颗粒粒径减小,即陶瓷颗粒数量增多,间隙减小时,复合材料的抗压性能也相应提高。 ...
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为了提升金属基复合材料的力学性能,采用FSP(friction stir processing)方法制备铜/石墨烯复合材料,通过金属显微组织观察试验和力学试验对试样进行分析,探究搅拌工具转速和石墨烯添加量对复合材料微观组织特征、抗拉强度的影响规律,并对复合材料的强化机理进行研究。结果表明,石墨烯对铜基体的作用主要体现在载荷传递和阻碍铜基体中的位错运动和晶界长大方面,随着石墨烯的引入,焊核区晶粒发生了明显细化;晶粒细化的原因是搅拌工具的机械搅拌作用和晶粒再结晶过程中石墨烯对晶粒长大产生了阻碍作用;与母材相比,铜/石墨烯复合材料的抗拉强度提升了5%,最高可达277.49 MPa。因此,采用FSP方法可制备性能良好、石墨烯分布均匀的铜/石墨烯复合材料,新方法有效提升了铜合金材料的力学性能,可为复合材料的广泛应用提供理论基础和技术参考。 ...
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