新型纳米碳基吸波复合材料的研究进展

新型碳纳米材料(如石墨烯、碳纳米管)因独特的微观结构及优异的介电性能,在电磁屏蔽及吸波领域受到了广泛关注。结合国内外研究情况,综述了碳基聚合物、碳基金属以及多元碳基吸波复合材料制备及性能的最新研究进展,并展望了新型碳纳米材料在吸波材料中应用的发展方向。

GF/CF/ACFFS多层复合材料的吸波性能研究

基于结构型复合材料的复合效应和设计原理,以圆形缝隙型活性碳毡电路屏（ACFFS）为基础吸波剂,短切碳纤维（CF）为增强吸波剂,以玻璃纤维（GF）增强的环氧树脂（EP）为阻抗匹配层,设计了GF/CF/ACFFS多层吸波复合材料。研究了短切碳纤维质量分数和层间排布对GF/CF/ACFFS多层复合材料吸波性能的影响。研究结果表明,在2～18GHz频率范围内,CF质量分数为0.7%,底层为ACFFS/EP的三层吸波复合材料最大反射衰减（RL）为-38.54d B,且有效吸收带宽（RL〈-10d B）达到11.33GHz（6.17～17.5GHz）。当短切碳纤维质量分数适量时可以有效提高复合材料的吸波性能,将CF和ACFFS合理组合有利于获得性能优异的吸波材料。

氨基功能化荧光碳量子点的制备及对铜离子的检测

以柠檬酸作为碳源,聚乙烯亚胺(BPEI)作为修饰剂,经一步水热合成法,制备出一种具有高荧光强度的氨基功能化碳量子点(BPEI-CQDs)。所合成的荧光碳量子点在365 nm紫外光照射下呈现出明亮的蓝色荧光。通过透射电镜(TEM)观察发现,BPEI-CQDs在水中分散均匀,没有明显团聚现象,其平均粒径约为6.5 nm。拉曼光谱表明,修饰后的碳量子点表面缺陷程度增大。Cu^(2+)可与BPEI-CQDs表面的氨基结合形成铜胺络合物,进而导致碳量子点的荧光猝灭。在0~1μmol/L Cu^(2+)浓度范围内,BPEICQDs的荧光强度与Cu^(2+)浓度呈现出良好的线性关系,检测限可达8.7 nmol/L。

变温拉曼研究炭纤维增强聚酰亚胺复合材料的界面微观力学行为（英文）

采用变温拉曼光谱mapping扫描技术研究了在升温过程中炭纤维(CF)增强聚酰亚胺(PI)/碳纳米管(CNTs)复合材料的微观力学行为。其中CF为增强材料,CNTs作为应力传感媒介,两者都具有拉曼温度敏感性。获得了各温度条件下(25～300℃) CF/CNTs-PI复合材料界面微区的应力分布变化图。在200℃以下,CF/CNT-PI薄膜中纤维与界面区域压应力分别在122 MPa与74 MPa附近,应力分布从纤维到基体逐渐减小。200℃为残余应力消除温度,CF/CNT-PI薄膜内部应力接近于0 MPa。然而,当加热超过200℃时,薄膜主要承受拉应力,且主要分布在CF上。此外,发现CF与基体之间的应力传递小于100%。这些结果均证明复合材料中的应力随温度而变化,而CF具有优异的增强作用。

石墨烯量子点的表征分析技术

石墨烯量子点自首次发现以来便受到广泛的关注,然而由于石墨烯量子点结构的异质性,目前对于其发光机理的研究仍不明晰。借助现代分析表征技术全方位地解析石墨烯量子点的微观结构,对深入研究其发光机理具有重要意义。介绍了用于石墨烯量子点微观结构研究的一些常规表征手段及其发展现状,并对近期用到的一些先进表征技术(特别是联用技术)在石墨烯量子点微观结构和生物成像方面的研究进行了综述。最后对石墨烯量子点的表征技术以及研究趋势进行了展望。

山竹壳基荧光碳量子点制备

以生物废弃物山竹壳为原料,通过一步碳化的方法获得碳质量分数75%以上,具有相对完整碳网结构的碳化山竹壳。再以碳化山竹壳为碳源,采用混酸氧化切割的方法,成功制备具有蓝绿色荧光的山竹壳基碳量子点,该碳量子点平均粒径为2.7 nm。荧光光谱分析证明其具有波长依赖的特性,可实现多色彩发光。红外图谱分析证明该CQDs表面富含羟基羧基,水溶性良好,易于修饰钝化。

化学切割粘胶基碳纤维制备碳量子点

以废弃的粘胶基碳纤维为碳源,通过化学切割法制备了碳量子点。通过透射电镜、荧光光谱和傅里叶红外光谱等对碳量子点的微观形貌、光物理性质和化学结构进行表征,结果发现:通过化学切割粘胶基碳纤维制备的碳量子点分散性能良好,保留了碳纤维原有的晶格结构,并且展现出多色彩的荧光效应。

高热值板栗壳基生物质炭的制备(英文)

生物质材料的再利用是缓解能源问题的有效方法。板栗壳作为一种富含纤维素、半纤维素和木质素的生物质材料,直接燃烧的热值很低。本文通过催化、预氧化及炭化3个过程,制备了板栗壳基生物质炭,并研究了在炭化过程中板栗壳的热解行为、结构和性能的转变。结果表明,炭化温度影响板栗壳基生物质炭的产率和热值。在750℃时,板栗壳基生物质炭有44.31%的产率,并且热值高达35.48 MJ/kg,明显大于一级精煤30 MJ/kg。

不同活化温度下粘胶基炭纤维的拉曼光谱研究

采用激光拉曼光谱技术研究了粘胶基炭纤维在不同活化温度(800,900,1 000℃)下所得活性炭纤维的表面微观结构,并用自制的样品旋转装置成功实现了拉曼旋转扫描。结果表明:随着活化温度的升高,炭纤维的石墨化程度逐渐提高,同时发现D峰和G峰的半高宽也逐渐增大,表明活化温度对表面孔洞缺陷和微晶分布均有影响,这与XRD的测试结果一致。利用拉曼光谱技术揭示了活性炭纤维表面微观结构的异质性。

富勒烯及其衍生物的表征技术

富勒烯C_(60)是一类由12个五元环和若干六元环组成的笼状分子。C_(60)最初是在激光解析飞行时间质谱上被发现的,随后其大量的衍生物被合成和应用。现代分析表征技术对深入研究C_(60)及其衍生物的生成机理具有重要意义。本文以C_(60)及其衍生物为对象,重点评述了质谱(MS)、紫外可见近红外吸收光谱(UV-VisNIR)、红外光谱(IR)、拉曼光谱(Raman)、X射线衍射法(XRD)、核磁共振(NMR)和电子显微术等表征技术的应用。最后对C_(60)及其衍生物的表征技术和研究趋势进行了展望。

炭纤维单丝微滴界面应力分布的拉曼光谱分析

采用激光拉曼光谱技术研究了聚丙烯腈基炭纤维/环氧树脂微滴的微观力学性能。根据炭纤维应变与G峰拉曼位移之间的关系,使用自制的微加载装置,讨论了微滴在不同应变情况下的层间剪切应力和应力传递效应。实验发现,无论是否受外力,微滴中纤维所受总应力均呈"驼峰"形状分布,界面剪切应力最大值出现在微滴的边缘区域。进一步研究发现,外载作用力影响纤维与树脂基体间的应力传递效应。