石墨烯/聚二甲基硅氧烷涂层顶空固相微萃取与气相色谱联用测定环境水和果汁中菊酯农药残留

建立了石墨烯/聚二甲基硅氧烷涂层顶空固相微萃取与气相色谱在线联用测定环境水和果汁样品中6种菊酯类农药的检测方法。该涂层的萃取性能优于商用聚二甲基硅氧烷（PDMS,Polydimethylsilane）及聚丙烯（PA,Polypropylene）涂层。对影响萃取性能的因素（如萃取温度、离子强度、萃取时间及解吸时间）依次进行了优化。在最优条件下,丙烯菊酯与联苯菊酯的线性范围为0.02-5μg/L,甲氰菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯的线性范围为0.1-20μg/L,溴氰菊酯的线性范围为0.2-20μg/L,其相关系数均高于0.99,检出限为6.8-58.2 ng/L,定量下限为18.2-154.9 ng/L。同一涂层的相对标准偏差（RSD,n=5）不高于9.2%,3根涂层之间的RSD为6.7%-10.8%。将该方法用于河水、鱼塘水、苹果汁和橙汁中6种菊酯残留的分析,加标回收率分别为81.6%-92.9%,82.3%-96.1%,78.2%-92.8%和79.9%-91.7%。方法简便、灵敏,能够满足环境水样及浓缩果汁样品中痕量农药残留的分析要求。

采用石墨烯/聚二甲基硅氧烷的可调光栅设计及仿真计算

针对氰化氢气体在近红外波段具有吸收峰这一现象,设计了一种基于石墨烯(GNP)/聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合材料和PDMS材料的近红外光驱动可调透射光栅。采用数值模拟的方法研究了在近红外光驱动条件下光栅周期和衍射波长的变化规律,建立了光驱动部分与光栅部分为一体的光栅模型,模拟了在不同方向进行光驱动时光栅周期受到的影响。研究结果表明:栅线方向与驱动方向一致时,光栅周期随光驱动时间的增加而减小,且在光栅中部的变化幅度高于两侧,最大可调范围达到21.3 nm;栅线与驱动方向垂直时,光栅周期随光驱动时间的增加而增大,且在光栅中部的变化幅度低于两侧,最大可调范围达到100.98 nm;两种方式均能满足对氰化氢气体的检测,但栅线垂直于驱动方向的可调光栅的光栅周期变化幅度更大。

功能化石墨烯/聚二甲基硅氧烷复合材料及其力学性能的分子动力学模拟

根据分子动力学模拟方法,采用ReaxFF势函数,模拟交联聚二甲基硅氧烷(PDMS)从功能化石墨烯(fG)脱离的过程。计算了拉伸过程中的相互作用能、极限应力、应变等,研究了3种功能基团修饰的石墨烯(羟基(-OH)、氨基(-NH2)、碳基(-CH3))对复合材料界面力学性能的影响。结果表明,功能基团的不同对复合材料界面力学性能的影响很大。此外,研究了4种功能化率对界面力学性能的影响,发现特定的功能化率可以明显提高复合材料界面的结合强度。

石墨烯/聚二甲基硅氧烷三维非织造结构压阻柔性压力传感器

压阻式压力传感器是可穿戴器件中的关键元件。由于优异的弹性性能,以三维聚酯非织造布作为基材,还原氧化石墨烯作为活性材料,聚二甲基硅氧烷作为柔性材料,组装具有三维结构的压阻式压力传感器。该传感器具有良好的感应特性,包括短响应时间(120ms)和微弱的迟滞性(6.8%)。此外,该压阻式压力传感器可以用于检测人体的关节以及喉咙的运动情况。因此,该压阻式压力传感器成本低、灵敏度高、耐久性优良,可以作为穿戴智能设备的理想的压阻式压力传感器。

基于石墨烯/聚二甲基硅氧烷复合材料的正己烷气体传感器

设计了一种基于石墨烯/聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合材料的正己烷电阻式气体传感器。石墨烯/PDMS复合材料是由液相剥离的石墨烯与PDMS在异丙醇中混合而成,该复合材料的导电性与石墨烯含量正相关,电导率逾渗阈值低至0.41wt%。当石墨烯质量分数为0.45 wt%时,对正己烷的检测极限达到了200×10-9,并且拥有非常好的可重复性。该传感器制备方法简单,成本低,且灵敏度高,在工业领域有非常大的应用潜力。

聚二甲基硅氧烷改性多孔石墨烯复合相变材料

采用碳酸钙作为硬模板制备出孔直径为0．5～5nm的多孔石墨烯，并以聚二甲基硅氧烷（PDMS）气相沉积改性提高多孔石墨烯的亲油性，接触角为152．3°。经熔融浸渍法制备PDMS改性多孔石墨烯／棕榈酸复合相变材料，棕榈酸的吸附量达80．2％，将石墨烯的多孔结构完全填充均匀。x射线衍射测试相变材料的结晶性质没有变化：差示热扫描热量分析表明，经PDMS改性后的多孔石墨烯复合相变材料在熔融和结晶过程中，相变焓分别为170．1kJ·kg-1和167．8kJ·kg-1，可望应用于余热回收和太阳能贮存等领域。

聚六氢化三嗪交联聚酰亚胺/石墨烯形状记忆复合材料

以高分散性的氧化石墨烯(GO)作为增强相,通过溶剂挥发、高温环化的方法制备了聚六氢化三嗪交联聚酰亚胺/石墨烯(PI-PHT)形状记忆复合材料。利用核磁、红外光谱、热重分析等对材料的结构和热稳定性进行表征,通过万能试验机对复合材料的力学性能进行测试,通过动态热机械分析仪对热机械性能、形状记忆性能、形状回复力等进行分析。结果表明:引入石墨烯后,复合材料的强度、韧性、热机械性能以及形状记忆性能明显提升,其中当GO的质量分数为5%时,复合材料的拉伸强度和韧性分别达到105.7 MPa和12.4 MJ/m~3(相比未添加GO的PI-PHT分别提高了1.3倍和2倍),并且其形状固定率、回复率和回复应力分别达到了97.2%、92.6%和9.46 MPa。

石墨烯/多孔聚酰亚胺自润滑保持架材料的制备及其性能

为提高航天长寿命轴承用多孔聚酰亚胺(PPI)保持架材料的自润滑性能,采用机械混合和原位聚合的方式分别制备了石墨烯(GP)改性多孔聚酰亚胺材料,通过扫描电镜、压汞仪、万能拉伸试验机及摩擦试验机等设备对其微孔性能、力学性能以及摩擦学性能进行分析,结果表明:原位聚合能形成“蜂窝状”多孔结构,有利于制备低孔隙率和小孔径的多孔聚酰亚胺材料;石墨烯含量0.5%时,机械混合和原位聚合工艺所制得复合材料的拉伸强度均最高,较未改性PPI分别提高了13.0%和42.3%;石墨烯含量0.5%和1.0%时,原位聚合试样具有更优异的耐磨性,磨损量较未改性PPI分别降低了73.3%和47.8%。

氧化石墨烯改性聚偏氟乙烯分离膜的制备、性能及应用

简述了聚偏氟乙烯(PVDF)膜与氧化石墨烯(GO)的结构特征,分析了有机-无机杂化膜的优势。详述目前GO/PVDF膜的几种主要制备方法,包括溶液浇铸法、静电纺丝法、化学接枝法、真空抽滤法等,分析了各制备方法的优劣。阐述了GO对PVDF复合膜孔径、亲疏水性能、膜通量、截留性能、力学性能等的影响,并对复合膜在水处理及其他潜在应用进行了综述。分析发现,溶液浇铸法工艺简单、制膜周期短,化学接枝法制得的膜各组分间结合稳固、服役时间长,而静电纺丝法制得的膜比表面积大、孔隙率高。在微观层面,GO片层发生毛细作用、低于片层直径的粒子能以更快的速度通过,宏观上表现为膜通量的提高,GO还能提高膜表面光洁度、减少杂质淤堵与污染,进而提高膜的使用寿命。对GO/PVDF复合膜的发展趋势进行了展望,以期为构建高效稳定的PVDF基分离膜提供理论依据与技术支持。

多孔聚酰亚胺制备及其含石墨烯润滑油摩擦性能分析

为了实现轴承自润滑,用多孔聚酰亚胺(PPI)作轴承保持架材料,研究其含石墨烯润滑油的含油性能和摩擦学性能。以纳米SiO_(2)颗粒为造孔剂,制备不同孔隙率的PPI试件,通过浸油和离心甩油试验测试PPI的含油性能。通过摩擦磨损试验分析孔隙率、石墨烯质量分数和载荷等因素对PPI摩擦性能的影响。结果表明:含石墨烯润滑油的PPI的含油能力与孔隙率成正比;PPI含石墨烯润滑油的摩擦性能与基础油相比,摩擦因数降低了82%。研究结果为聚酰亚胺应用于轴承保持架提供了重要依据。

石墨烯和聚二甲基硅氧烷对Ti-Si有机膜性能的影响

为进一步改善Ti-Si防腐蚀有机膜的疏水和耐腐蚀性能,以石墨烯和聚二甲基硅氧烷为填料,制备出含不同石墨烯和聚二甲基硅氧烷的Ti-Si有机膜。采用三维形貌仪、接触角测定仪、电化学工作站等仪器,研究了石墨烯、聚二甲基硅氧烷对Ti-Si有机膜的表面形貌、接触角和电化学性能的影响。结果表明:添加石墨烯对Ti-Si有机膜的成膜性和抗腐蚀性能产生不利影响,但对Ti-Si有机膜的疏水性有一定程度改善;复合加入石墨烯和聚二甲基硅氧烷时,制备的Ti-Si有机膜疏水性和抗腐蚀能力均有显著提高。

静电纺丝制备的聚己内酯/还原氧化石墨烯神经导管基底膜的生物相容性研究

目的探索5种不同含量的聚己内酯/还原氧化石墨烯(Polycaprolactone/reduced graphene oxide,PCL/RGO)神经导管基底膜材料与PC12细胞的体外生物相容性。方法应用静电纺丝技术制备5种不同RGO含量的PCL/RGO神经导管基底膜样材料,并与PC12细胞共培养。使用CCK-8法测定PC12细胞的增殖情况,扫描电镜观察细胞的黏附与生长情况,活死细胞染色观察细胞活性。结果5组材料所对应的细胞增殖率有差异,但毒性分级均为0级(无细胞毒性),其中0.75%RGO/PCL组的细胞增殖情况最佳。5组材料培养7 d后,电镜观察显示细胞黏附生长明显较1 d、3 d增多,并铺满了材料表面。活死细胞染色结果显示,各组细胞存活率均在90%以上。结论5种不同RGO含量的PCL/RGO复合材料均具有良好的生物相容性,尤以0.75%RGO/PCL在促进细胞增殖、黏附方面有比较大的优势。

氧化石墨烯/聚酰亚胺相互作用及反应路径的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟的方法,建立了氧化石墨烯(GO)和聚酰亚胺(PI)的模型,探究了GO/PI复合体系中的界面相互作用,以及在2873、3073和3273 K温度下GO与PI之间的反应路径。通过分析相互作用构型演变过程、时间/相互作用能曲线和温度/相互作用能曲线,揭示了GO与PI之间存在着较强的界面相互作用,这主要源于它们都具有sp2杂化的π共轭结构。ReaxFF分子动力学模拟了GO/PI复合体系在高温下可能的反应路径,结果表明在高温下GO转变为还原GO(rGO),PI发生热解并主要引发酰胺键的断裂,形成的碳团簇碎片上的N、O活性点位与rGO发生共价键连接,并进一步促成rGO边缘新结晶碳簇的形成。温度的升高可以促进GO/PI复合体系中rGO的结晶度的增加,对rGO上的元素及碳环数量进行了分析显示rGO上新增的6元环数量由2873 K的142.1%增加到3273 K的195.3%。该研究揭示了GO/PI复合材料在高温下反应的过程,为研究高性能石墨烯膜的制备提供了重要的理论支撑。

聚二甲基硅氧烷/还原氧化石墨烯及酸化多壁碳纳米管织物复合材料的制备及应变传感性能

制备了聚二甲基硅氧烷(PDMS)/还原氧化石墨烯及酸化多壁碳纳米管织物(RGMWF)复合材料,研究了PDMS/RGMWF复合材料的导电性能和应变传感性能。结果表明,PDMS/RGMWF具有导电性能及可观的应变范围,可用作柔性传感材料。

石墨烯改性聚对苯二甲酸乙二醇酯研究进展

综述了石墨烯改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的制备方法主要有三种:原位聚合法、熔融共混法和表面负载法。前两种是常见的聚合物/无机纳米复合材料的制备方法,后一种则是基于PET作为纤维应用的改性方法。介绍了不同制备方法得到的复合材料的性能特点。指出石墨烯改性PET具有良好的性能提升和应用前景,是一种有潜力的新型复合材料。在未来的研究中,需要进一步探究石墨烯与PET的相互作用机制,优化制备方法,拓展应用领域,并解决材料的生产成本问题,以实现石墨烯改性PET的商业化应用。

氧化石墨烯-壳聚糖-钛酸钡/聚偏氟乙烯-三氟乙烯压电复合涂层对人脐带间充质干细胞成骨分化的影响

目的:探讨氧化石墨烯-壳聚糖改性的钛酸钡纳米颗粒(BCG-NPs)与聚偏氟乙烯-三氟乙烯(P(VDF-TrFE))复合压电材料对人脐带间充质干细胞(hWJ-MSC)成骨分化的影响。方法:采用滴涂法在钛表面制备BCG-NPs/P(VDF-TrFE)涂层(BCGP-Ti),对其表面形貌、物相组成、亲水性和压电性能进行表征。通过模拟体液浸泡实验检测样本体外矿化的能力。将hWJ-MSC接种在样本表面,采用CCK-8检测细胞活力,细胞骨架染色观察hWJ-MSC铺展情况,碱性磷酸酶(ALP)和茜素红染色分别评估ALP活性和矿化水平,实时荧光定量PCR和免疫荧光染色检测成骨分化相关基因和蛋白表达。将Ti棒与BCGP-Ti棒分别植入SD大鼠股骨,Micro-CT和组织学染色观察骨整合效果。结果:扫描电镜和X射线衍射分析证实BCGP-Ti涂层成功构建。极化后BCGP-Ti具有良好的压电响应,其亲水性优于Ti和未极化的BCGP-Ti(P<0.01),体外矿化的能力高于Ti和未极化的BCGP-Ti(P<0.01)。hWJ-MSC在极化后BCGP-Ti表面铺展的面积较Ti组增加(P<0.05)。与Ti相比,极化后BCGP-Ti促进hWJ-MSC矿化水平、ALP以及Ⅰ型胶原蛋白(COL1)、Runt相关转录因子(RUNX2)、骨钙素(OCN)等成骨分化相关基因和蛋白的表达(P<0.05),在体内实现更好的骨整合。结论:在钛基表面构建BCG-NPs/P(VDF-TrFE)涂层可诱导hWJ-MSC成骨分化促进骨整合。

氧化石墨烯改性玄武岩纤维/聚酰亚胺复合材料的制备与摩擦学性能

通过静电自组装法将氧化石墨烯(GO)附着在硅烷偶联剂KH550接枝后的玄武岩纤维表面,并采用热模压工艺制备了GO改性玄武岩纤维/聚酰亚胺复合材料(GBF/PI)。对比研究了聚酰亚胺(PI)、玄武岩纤维/聚酰亚胺(BF/PI)、KH550改性玄武岩纤维/聚酰亚胺(KBF/PI)、GBF/PI复合材料的力学性能和摩擦磨损性能。结果表明,GBF/PI复合材料的维氏硬度、压缩强度和弯曲强度分别为66.5 HV,275.9 MPa和169.8 MPa,较PI试样分别提高约29.2%,45.8%和47.1%,较BF/PI试样分别提高约21.9%,27.0%和28.1%,较KBF/PI试样分别提高约6.9%,20.2%和10.2%。与PI,BF/PI和KBF/PI试样相比,GBF/PI复合材料具有更优的热稳定性,其中GBF/PI的起始分解温度和质量残留率分别为398.4℃和57.70%,明显高于PI树脂的387.5℃和49.36%。摩擦磨损实验结果表明,与GCr15对磨60 min后,GBF/PI的平均摩擦系数为0.617,磨损率为5.22×10^(-6)mm^(3)/(N·m),较PI树脂试样分别低约11.4%和47.2%,较BF/PI试样分别低约7.7%和27.0%,较KBF/PI试样分别低约8.4%和12.0%。GO的引入有利于形成致密均匀的摩擦层,减轻了PI基复合材料摩擦损伤,提高了材料的减磨抗磨性能。

石墨烯/聚偏二氟乙烯界面导热性能的模拟研究

采用分子动力学模拟方法,定性分析石墨烯取向对石墨烯/聚偏二氟乙烯(PVDF)复合材料界面热导的影响,研究石墨烯边缘功能化及其比例与石墨烯/PVDF界面热导之间的关系.研究结果表明调节石墨烯在复合材料中的取向程度及对石墨烯边缘功能化有利于提高石墨烯/PVDF复合材料界面热导.模拟结果为设计和制备高导热复合材料提供新的思路和见解.

聚酰亚胺薄膜制备高导热石墨烯膜影响因素研究

研究了使用聚酰亚胺薄膜作为前驱体,通过1 200℃真空碳化和2 800℃氩气保护石墨化制备出高导热系数的石墨烯膜,并研究了对苯二胺含量、薄膜拉伸比例、薄膜厚度和导热填料的加入对石墨烯薄膜导热系数和拉伸强度的影响。结果显示在不添加导热填料时,38μm的聚酰亚胺膜烧制的石墨烯膜导热系数为1 298 W·m^(-1)·K^(-1),拉伸强度为30 MPa;添加5%的粒径为1μm的氧化铝,石墨烯膜的导热系数可达1 278 W·m^(-1)·K^(-1),拉伸强度可达66 MPa。

氧化石墨烯/多面体低聚倍半硅氧烷增强双马树脂合成及其性能表征

在酸掺杂条件下,原位合成了多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)插层氧化石墨烯(GO)的GO/POSS_(C-I)复合材料。通过SEM、XRD、IR等手段对合成材料进行表。征结果表明,大量具有核-壳结构的无机-有机杂化POSS纳米粒子插层至片层结构GO表面。在增强双马树脂固化过程中,GO/POSS_(C-I)良好分散于双马树脂基体中形成黑色均匀固化物。DMA试验结果表明,GO/POSS_(C-I)增强粒子对基体中有机碳链运动形成了显著的限制作用,提升材料热稳定性能,最佳玻璃化转变温度相比未增强双马树脂提升约127℃;同时,GO/POSS_(C-I)能够通过裂纹钝化或拨出效应,增强材料力学性能,弯曲强度和弯曲模量相比未增强双马树脂分别提升16.5%和3.4%。