石墨粉吸波剂对抹灰石膏性能的影响

【目的】为了低成本制备民用建筑吸波材料,研究不同种类石墨粉对抹灰石膏性能的影响。【方法】以新型墙体抹灰砂浆抹灰石膏作为研究对象,掺入包括自制的膨胀破碎石墨在内的不同种类的低成本石墨粉作为吸波剂,制备石墨-抹灰石膏复合材料;使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、网络分析仪等设备对复合材料的结构、物性、强度和吸波性能进行测试和表征。【结果】在抹灰石膏中掺入石墨粉,导致标准扩散度用水量增加,凝结时间缩短,体积密度减小,力学性能降低,吸波性能提高;相比于天然鳞片石墨和石墨微片,抹灰石膏中掺入质量分数为8%的膨胀破碎石墨粉可获得最好的吸波性能,在频率为2~18 GHz时,反射损耗(reflection loss,R_(L))小于-5 dB的带宽可达10.8 GHz,至少有68.38%的电磁波被吸收,且凝结时间、体积密度和力学性能均可达到国标中对轻质底层抹灰石膏的要求。【结论】膨胀破碎石墨粉是几种石墨粉中最适合用于民用建筑的低成本吸波剂。

石墨粉对磷石膏基自流平砂浆性能的影响

研究了2种不同粒径石墨粉及其掺量对磷石膏基自流平砂浆流动度、凝结时间、力学强度和导热系数的影响规律及作用机理。结果表明:随石墨粉替代胶凝材料质量的增加,砂浆流动度下降、凝结时间缩短、强度降低,导热系数线性上升。相同掺量下,掺入1200目石墨粉砂浆的流动度和力学强度损失更小,而掺入325目石墨粉砂浆的凝结时间缩短更慢、导热系数上升更快;石墨粉疏水团聚效应使砂浆流动度下降,而表面成核和微集料效应使砂浆凝结时间缩短,且可以弥补部分强度损失。高导热的石墨粉掺入会降低自流平砂浆内部热阻,形成导热通道,提高导热系数。当1200目石墨粉掺量为6%时,经优化的磷石膏基自流平砂浆性能满足JC/T 1023—2021《石膏基自流平砂浆》要求,且导热系数提高了37.1%。

纳米石墨粉掺入对红黏土微观结构的影响

纳米石墨粉是一种具有良好应用潜力的土体外掺剂,可以运用于红黏土的性质改良中。本研究对采自桂林两地红黏土的矿物成分进行分析,并对原状样品与纳米石墨粉改性后样品进行微观成像观察,探究了纳米石墨粉对红黏土微观结构的影响。结果显示:雁山、杨堤两地红黏土主要矿物成分为高岭石、石英、埃洛石和三水铝石,两地红黏土均有较强的淋滤、风化程度,其中雁山红黏土的淋滤、风化程度均强于杨堤红黏土。纳米石墨粉的掺入有效地改善了红黏土的微观结构,缩小了其孔隙尺寸,增强了其土体结构的整体胶结性,使其向均匀的密实结构变化。雁山、杨堤两地原始未压缩样品在1%~2%掺量比时可呈现出最为致密的土黏结构,而压缩样品的土黏结构均于2%掺量比时达到最为致密的状态。

镍粉/石墨粉/NBR复合电磁屏蔽材料的研制及性能

采用镍粉、石墨粉填充丁腈橡胶,制备了镍粉/石墨粉/NBR复合电磁屏蔽材料,对比了不同镍粉/石墨粉比例复合电磁屏蔽橡胶的各项性能。采用扫描电子显微镜、发泡硫化仪、热常数分析仪和矢量网络分析仪等,对材料进行测试和表征。结果表明,石墨粉可提高橡胶交联程度,对NBR具有补强作用,表现为韧性断裂;随石墨粉用量增加,复合材料导热性能和导电性能提高;当镍粉/石墨粉比例为1︰4时,复合材料在10.5 GHz屏蔽效能达18.7 dB。

炸药爆轰法制备的纳米石墨粉的拉曼光谱

负氧平衡炸药爆轰法合成的纳米石墨粉,是一种新型的具有良好实用前景的纳米粉体材料。采用负氧平衡炸药梯恩梯(TNT),在分别充有氮气、氩气、二氧化碳等保护性气体、压力为025～2atm的密闭容器内爆轰制备了纳米石墨粉。用激光拉曼光谱对制备的样品进行了测试,结果表明样品为石墨结构。纳米石墨粉的Raman峰与块体石墨相比,其峰位向高波数方向偏移了约5cm-1。纳米石墨粉Raman峰的半高宽约为22cm-1,由此可计算出纳米石墨粉的颗粒大小为297～397nm。与高纯石墨Raman峰相比,纳米石墨粉的Raman峰由于尺寸效应出现了蓝移现象,并对此现象进行了讨论。用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)测定了纳米石墨粉的物相,并对其颗粒粒径进行了估算,其结果为258nm(酸处理前)和186nm(酸处理后),与Raman光谱的结果基本吻合。

镀镍石墨粉对铜基石墨复合材料力学性能的影响

采用粉末冶金工艺制备铜基石墨复合材料，考察烧结工艺、石墨粉颗粒表面镀镍及强化相对铜基石墨复合材料的力学性能和组织结构的影响，并对材料的组分、显微组织形态结构及断口形貌等进行系统的观察和分析，测试材料的硬度、冲击韧性和在室温、300℃、500℃各温度的压溃强度。结果表明：采用镀镍石墨粉改善了石墨和铜合金基体界面结合状态，界面结合更加牢固紧密，明显提高铜基石墨复合材料的力学性能，室温压溃强度和冲击韧性提高了30％～50％，高温强度提高了35％～60％，而对复合材料的硬度影响不大，复压复烧工艺更有利于发挥镀镍石墨粉的优越性。

炸药爆轰法制备纳米石墨粉

介绍了1种新的制备纳米石墨粉的方法——炸药爆轰法。对合成的粉末进行X射线衍射相分析,确认其为石墨结构,平均晶粒径为1.86 nm^2.58 nm。用透射电子显微镜和激光拉曼仪作进一步的分析,结果表明炸药爆轰法制备的粉末为纳米石墨粉,颗粒呈球形或椭球形。用小角X光散射仪对纳米石墨粉进行了粒度分布测量,粒径分布在1 nm~ 60 nm之间,属于纳米级。

石墨粉表面化学镀铜工艺研究

用化学镀的方法在石墨粉表面镀覆铜层,以解决Cu/C受电弓滑板制造中的界面问题并提高其综合性能。试验结果表明,采用优化工艺可以得到平均厚度约7.1μm的镀铜层,改善了铜碳界面的相溶性。另外还论述了预处理过程以及主盐、还原剂、温度、装载量对施镀过程的影响。

纳米石墨粉对红黏土力学性质的影响

对添加了纳米石墨粉的红黏土以击实进行了重塑样制备,设计了不同掺量纳米石墨粉在红黏土最优含水率下的三轴固结不排水试验;通过应力-应变曲线,分析了不同掺量纳米石墨粉对红黏土力学性能的影响,得出了抗剪强度和抗剪强度指标的规律,并采用SEM微观手段对其改善机理进行了分析。试验结果表明:抗剪强度和黏聚力C随纳米石墨粉掺量的增加先增加后减小,内摩擦角φ基本保持不变,得出适量的纳米石墨粉对红黏土的力学性质有显著的提高,最优掺量在1%~2%之间。研究认为,纳米石墨粉红黏土呈现出的力学性质,与纳米石墨粉对红黏土孔隙结构的影响、纳米石墨粉对红黏土颗粒的黏附胶结密切相关。

纳米石墨粉红黏土改良机理试验研究

为了探寻纳米石墨粉对区域性红黏土的改良机理,利用TSZ-1型三轴试验仪进行正交试验设计,选用扫描电镜法对试样进行微观结构测试,采用单因素方差分析法分析了纳米石墨粉掺量对红黏土力学特性的敏感性,试验结果表明:纳米石墨粉掺量是改良红黏土抗剪强度参数的显著性影响因素;改良红黏土的主应力差与轴向应变曲线之间整体呈双曲线关系,具有明显峰值应力,表现为应变硬化特征;改良红黏土的抗剪强度可采用线性的Mohr-Coulomb准则来描述;内摩擦角参数表现为随着纳米石墨粉掺量增大基本保持不变,而黏聚力参数具有随掺量的增加先增加后减小的特性;纳米石墨粉对红黏土改良的宏观力学性质,与其对红黏土孔隙结构的影响及红黏土矿物颗粒的黏附胶结密切相关。

石墨粉的嵌锂性能及颗粒结构研究

研究了若干种通过不同制备方法获得的石墨粉的电化学嵌锂性能 ,得到一种高比容量的锂离子蓄电池负极材料 ,组装成扣式电池以 0 .32mA·cm-2 充放电时 ,前 10次平均放电比容量可达 35 5mAh·g-1。对各种石墨粉做了XRD、SEM和BET比表面积等结构测试 ,讨论了石墨颗粒的结构与其嵌锂性能的关系 ,认为石墨化度高、微晶尺寸小、颗粒内有大量微裂缝且粒径分布合理的石墨粉具有更高的可逆嵌锂容量。

石墨粉对针刺毡C/SiC刹车材料摩擦磨损性能的影响

以石墨粉为填料,采用单向加压浸渍-热解制备了多孔C/C复合材料,然后利用反应熔体浸渗法制备低成本针刺毡C/SiC刹车材料,研究了材料的微结构变化及石墨粉对摩擦磨损性能的影响,结果表明:在C/SiC刹车材料中,大量石墨粉分布在纤维束间和胎网层;材料的摩擦系数高且稳定,在10m/s刹车时摩擦系数和稳定系数分别达到最大值为0.60,0.78;添加石墨粉后,材料的摩擦曲线平稳,磨损率及摩擦面温度显著降低。在高速刹车过程中,极易在摩擦面形成一层均匀稳定的摩擦膜,减缓摩擦面直接接触,有利于改善材料的摩擦磨损性能。

电镀法石墨粉镀铜工艺及铜含量的测定

采用电镀法对石墨粉进行了镀铜,研究了镀铜过程中浓硫酸及石墨粉的加入量、电流密度和电镀时间对镀铜效果的影响,并研究了镀铜石墨粉中铜含量的测定分析方法。结果表明:在800 mL蒸馏水中加入8g CuSO_4·5H_2O和20 mL浓硫酸及5g处理过的石墨粉,每5～10 min搅拌0.5 min,镀铜电流密度9 A·dm^(-2)(或21A·dm^(-2)),时间为60 min(或20 min),石墨粉镀铜效果较好。镀铜石墨粉在900℃充分氧化后通过氧化前后质量计算可求得其中的铜含量。

镀镍石墨粉的电化学性质

利用化学镀方法在石墨粉表面镀覆了一层均匀、完整的金属镍 ,研究了镀镍石墨粉电极及镀镍石墨粉作为MH/Ni电池镍电极导电剂时的电化学性质。实验表明 ,石墨粉表面镀覆金属镍可增加其电化学活性 ;用镀镍石墨粉作为电极导电剂时 ,可以改善镍电极的导电性能 ,降低电池内阻 ,提高正极活性物质的利用率 ,且电池的循环稳定性好 ,以 1C倍率充放电循环 12 0次不衰减。

石墨粉对PEMFC用炭纸性能的影响

以干法成型技术所制备的聚丙烯腈基炭纤维纸作为炭纸坯体,添加有石墨粉的酚醛树脂溶液作为浸渍剂,通过浸渍、模压固化和热处理工艺制得PEMFC用炭纸。结果表明,随石墨含量的增加,炭纸的厚度、孔隙率逐渐增加,透气性、导电能力逐渐增强,密度和抗拉强度呈先增加后降低的变化规律,当石墨粉质量分数达到5%时炭纸的综合性能最佳,其基本性能参数为:厚度0.23 mm,密度0.53 g·cm-3,气透率2 080 mL·mm·cm-·2h-·1mmAq-1,孔隙率66%,平面电阻率2.6 mΩ·cm-1,拉伸强度19.4 MPa,符合质子交换膜燃料电池气体扩散层对炭纸的要求。采用Pt载量为0.5 mg·cm-2的MEA,在H2/Air=1.2/2.5、温度65℃、常压条件下进行单体电池性能测试,电流密度为800 mA·cm-2时输出电压为0.65 V,电池输出性能较好。

爆轰合成纳米石墨粉的实验研究

采用密度分别为1 40、1 45、1 50、1 55和1 60g/cm3的纯TNT药柱,以及在密度为1 55g/cm3的TNT炸药中分别添加2%、5%、8%、10%、15%(质量分数)石墨的药柱,在CO2、N2保护气氛中和真空(约200Pa)条件下用爆轰方法合成了纳米石墨粉.爆轰后在容器内收集到的产物为黑色粉末,X射线衍射检测的结果表明为石墨结构的颗粒,粒径尺寸分布在2～33nm之间.纳米石墨粉相对炸药量的产率为:纯TNT炸药为14%～35%,TNT炸药+石墨为18%～42%.纳米石墨粉的产率在CO2保护气氛中最高,在N2、真空中依次降低;随TNT炸药密度的增大产率有所升高.

超声流动镀铜法制备铜包石墨粉

通过超声流动电镀法使铜均匀沉积在微米级鳞片石墨上,从而制得铜包石墨粉.研究了镀铜过程中工艺条件对镀铜效果及铜包石墨粉中铜质量分数的影响.结果表明,利用该工艺可以制备出铜质量分数为50%~75%、且铜镀层致密、连续的复合粉体.用该复合粉体制备了铜-石墨电刷,其导电和磨损性能明显优于石墨粉与铜粉直接混合制备的电刷.

一种新型C/C复合材料——石墨粉增强热解炭

通过热梯度化学气相渗透工艺制备了石墨粉增强热解炭基复合材料(G/C Composites),采用偏光显微镜、SEM观察了其微观组织结构,运用电学和机械实验对其性能进行了研究。结果表明,热解炭能从不同的方位与石墨颗粒包裹性地结合,充分地填充石墨颗粒间的孔隙。G/C复合材料呈现各向同性,密度高(1.85g/cm3),体积电阻率高(148.4μΩ.m),具有优异的力学性能(抗弯强度为50MPa,耐压强度为120MPa)。G/C复合材料的力学性能比纯石墨高一倍,抗压强度与炭毡增强C/C复合材料相当,弯曲强度比炭毡增强C/C复合材料略低。

石墨粉对LSI法制备C/C-SiC复合材料性能的影响

在酚醛树脂中添加石墨粉,采用模压法制备出CFRP材料,在不同温度热解转化为C/C复合材料,然后反应熔渗（ LSI）硅制备出C/C-SiC材料,研究了石墨粉对材料的微结构、毛细渗透行为及机械性能的影响。结果表明,热解后C/C材料中的石墨粉和碳基体之间形成了剥离型微裂纹,但层间结合良好,且弯曲性能和未添加石墨粉C/C材料相当,同时石墨粉的添加降低了C/C材料毛细增重速率。热解温度对C/C材料的孔隙率、弯曲强度和毛细渗透行为均有显著影响。不同条件C/C材料硅化后制备的C/C-SiC弯曲强度基本相当,在120～130 MPa,表明热解温度和石墨粉对C/C-SiC材料的弯曲性能没有明显影响。

石墨粉对低锌含量水性环氧富锌漆阴极保护性能的影响

配制了颜料体积浓度(PVC)与临界颜料体积浓度(CPVC)之比为0.9的低锌含量水性环氧富锌漆,加入占锌粉质量1%、2%和3%的石墨粉,研究了石墨粉对水性环氧富锌涂层阴极保护性能的影响。涂层的阴极保护性能评价采用传统的开路电位(OCP)测试法与自行开发设计的恒电流溶解法。OCP测试结果表明,添加石墨后的涂层有更长的阴极保护时间,石墨粉添加量越大,阴极保护时间越长。恒电流溶解法测试结果表明,加入石墨粉之后涂层的活性溶解时间变长,石墨粉添加量越高,活性溶解时间越长。导电胶和涂层电极在3.5%NaCl溶液中的电化学阻抗谱测试结果表明,随着石墨粉含量的增加,涂层阻抗降低,阴极保护作用增强。