纳米石墨烯改性沥青在开梁高速公路应用研究

为研究纳米石墨烯改性沥青路用性能,结合开梁高速公路四川段路面工程,通过对不同配方纳米石墨烯改性沥青三大指标试验,开展了纳米石墨烯改性沥青路用性能研究,并进行了常规SBS改性沥青与纳米石墨烯改性沥青AC-20混合料车辙动稳定度、浸水马歇尔、冻融劈裂及低温弯曲等路用性能对比分析。研究表明:纳米石墨烯改性沥青的高温性能、低温性能及抗老化性能均有所提升,能够提升AC-20沥青混合料的高温性能、低温性能及抗水损坏性能。研究成果为纳米石墨烯改性沥青推广应用提供参考。

纳米石墨烯改性沥青路用性能研究

为研究纳米石墨烯对沥青路用性能及改性机理的影响,通过压力老化试验(PAV)、旋转薄膜试验(RTFOT)、动态剪切流变试验(DSR)及扫描电镜测试仪等手段对纳米石墨烯改性沥青的高温性能、低温性能、抗疲劳性能、抗老化性能及黏弹特性进行深入研究。其次,对纳米石墨烯改性沥青的化学组成及结构进行表征与分析,从微观角度对纳米石墨烯的改性机理进行分析。研究表明:随着纳米石墨烯的加入,纳米石墨烯能够与热沥青发生较强的亲和物理作用,能够改善改性沥青与SBS的相容性,有效地对热沥青分子链段产生插层和缠绕,提升改性沥青高温性能、低温性能及抗老化性能。

二维纳米石墨烯作为传动油添加剂的齿轮承载性能研究

目的二维纳米石墨烯作为添加剂提高传动油的耐磨性能和承载性能,满足重载高速工况下传动油在传递运动形式和能量过程中承载和耐磨性能需求。方法二维纳米石墨烯作为传动油添加剂,以丁二酰亚胺为分散剂制备了石墨烯传动油,采用FZG齿轮试验机标准方法(NB/SH/T 0306—2013)评价了传动油和石墨烯传动油的耐磨性能和承载性能,通过SEM、Raman、EDS和XPS检测手段分析试验齿轮耐磨及承载机理。结果二维纳米石墨烯作为添加剂将传动油的承载能力从8级提升至10级。试验齿轮在传动油中表现为黏着磨损和磨粒磨损,齿轮磨损表面有严重的犁沟现象;试验齿轮在石墨烯传动油中磨损表面表现为抛光式的磨损,磨损表面变得光滑。通过Raman、元素面分布和XPS测试结果分析,重载高速运转条件下试验齿轮磨损表面在石墨烯传动油中形成了不连续的多元杂化润滑膜,该润滑膜是由低剪切强度相(石墨烯、硫化物)、硬度和屈服强度比较高的磨损微粒(铁氧化物)和弹性模量较低的无定形聚磷酸盐等组成。润滑膜防止了齿轮材料在高载运转过程直接接触,减小接触面间的剪切强度,提高了耐磨性能和承载能力。结论二维纳米石墨烯作为一种传动油添加剂,可以有效提高齿轮传动系统的承载能力,弥补齿轮材料力学性能不足的问题,延长传动齿轮的使用寿命。

温度和湿度对纳米石墨烯片水泥基复合材料压敏性能的影响

研究了纳米石墨烯片水泥基复合材料(GNPs/CC)在不同温度和湿度下的压敏性能。研究结果表明:GNPs/CC在20℃下的压敏性能最佳。温度的升高和降低都会导致GNPs/CC压敏性能的削弱,温度升高会导致灵敏因子出现小幅度的波动,但电阻变化率曲线的线性程度基本不受影响;温度降低则会导致灵敏因子大幅度降低,并导致GNPs/CC电阻变化率曲线的线性程度降低。0RH湿度下,GNPs/CC的压敏性能最佳;65%RH的湿度几乎不会改变GNPs/CC的含水率,对其压敏性能无明显影响;98%RH的湿度会使GNPs/CC的含水率快速增加,并导致了GNPs/CC压敏性能的削弱。

纳米石墨烯陶瓷辐射涂料在电机控制器上的应用研究

以均质和砂磨工艺制备了纳米石墨烯片,以水性陶瓷树脂为粘结剂制备了高辐射率、高导热系数的辐射散热涂料,其中水平导热系数为11.5W/(m·K),纵向导热系数为4.0W/(m·K),在装机实测条件下,空白电机控制器60min达到温度限值,对比厂家油性环氧散热涂料75min到达温度限值,纳米石墨烯陶瓷辐射涂料165min到达温度限值,散热性能超过一倍多。

含纳米石墨烯润滑油的摩擦学性能研究

纳米石墨烯作为一种杂化轨道组成的多层结构材料,已经得到了良好的应用和推广。由于纳米石墨烯自身具备较强的抗摩擦能力,所以很多技术人员会将纳米石墨烯作为添加剂加入到润滑油中,如今的纳米石墨烯已经成为航空动力系统中常见的润滑材料。基于此,本文站在摩擦学的立场对含纳米石墨烯润滑油的摩擦学性能进行研究,为纳米石墨烯润滑油添加剂的广泛应用提供了更多的理论参考依据。

高性能聚酰亚胺/纳米石墨烯复合薄膜的制备

本文通过原位聚合的方法,在聚酰胺酸溶液中加入纳米石墨烯(Gr)和硅烷偶联剂(KH550),制备不同Gr质量分数的聚酰亚胺/纳米石墨烯(PI/Gr)复合薄膜。采用傅里叶衰减全反射红外光谱仪(ART-FT-IR)、静态热机械分析仪(TMA)、扫描电子显微镜(SEM)以及同步热分析仪(STA)表征PI/Gr复合薄膜的性能和结构。结果表明:在偶联剂的作用下,Gr可以较好地分散在聚酰亚胺基体中,同时偶联剂和Gr的引入提高了复合薄膜的热稳定性;当Gr质量分数达到15%时,PI/Gr复合薄膜的弹性模量增加66.7%,达到3 GPa左右;随着电流密度的提高,复合薄膜的比电容提高了48.4%。

掺纳米石墨烯片的水泥基复合材料的压敏性

研究了掺入少量纳米石墨烯片(GnPs)的水泥基复合材料的力学性能、电学性能和压敏性,结果表明,GnPs的掺入显著提高了水泥砂浆的早龄期抗压强度,但对后期抗压强度的影响不大。GnPs表面积较大,将阻塞离子移动通路,故少量GnPs(体积掺量低于0.15%)对改善水泥砂浆导电性的作用效果不明显。GnPs水泥基复合材料能感知应力、应变,GnPs的掺入提高了其灵敏度和重复性。

纳米石墨烯片/石蜡复合相变蓄热材料的热性质研究

采用两步法,通过磁力搅拌和超声振荡,制备了以纳米石墨烯片GnPs为导热增强相的纳米GnPs/石蜡复合相变蓄热材料。红外光谱分析结果表明GnPs与石蜡之间未发生化学反应,仅是简单的物理复合作用。差示扫描量热分析(DSC)表明,复合材料的相变温度几乎保持不变,但其相变潜热随纳米GnPs含量的增加呈降低趋势,在质量分数为1%时,熔化和凝固过程的相变潜热较纯石蜡分别下降约9.6%和10.1%。此外,复合材料的导热系数随GnPs质量分数增加而增加,在质量分数为2%时,导热系数相对提高率为34.2%,表现出良好的强化导热效果。

“自下而上”化学合成纳米石墨烯的研究进展

纳米石墨烯是组成石墨烯结构的一部分,尺寸一般介于1~100 nm,可以作为结构单元构筑石墨烯、碳纳米管和富勒烯等功能碳材料。纳米石墨烯具有一定的量子效应、边缘效应和界面效应,在新型分子电子器件、传感器等领域有着巨大的应用潜力。本文重点介绍“自下而上”化学合成纳米石墨烯的方法、含七元环或八元环特殊结构的纳米石墨烯、杂原子掺杂的纳米石墨烯以及纳米石墨烯的边缘修饰。探讨了不同合成方法的优势和特点,介绍了不同结构纳米石墨烯的性能及应用前景,概括了“自下而上”合成纳米石墨烯存在的问题及未来的发展趋势。

Ni-NiO/纳米石墨烯圆筒状结构复合材料的制备

木质纤维素GO化学镀Ni制备可控形貌与尺寸的特定Ni-NiO/GO圆筒状结构,探讨化学镀Ni时间对木质纤维素表面微观形貌的影响,利用扫描电镜和激光共聚焦显微镜探究复合镀层表面形貌,采用FTIR和XRD分析复合镀层的官能团和晶型结构。结果表明,随着化学镀时间的延长,木质纤维素线粗糙度呈现下降趋势,表面亮度增加。当木质纤维素化学镀时间为20 min时,其表面粗糙度(Ra值)较小,平均值为1.79μm。纳米颗粒诱导形成更小粒径Ni和P粒子,促使镀层内粒子分布更紧密。纳米石墨烯添加不会改变圆筒状结构表面固有晶态结构。

纳米石墨烯整理涤棉织物防静电性能研究

研究纳米石墨烯整理涤棉织物的防静电性能。采用纳米石墨烯(G)作为防静电剂,水溶性聚氨酯(PU)为黏合助剂,通过轧-烘-焙方法对涤棉织物进行涂层整理并研究相关性能。通过扫描电子显微镜表征分析改性棉织物的表观形态和结构;采用表面电阻率作为衡量防静电的参数,并对其机械性能、透气性和耐水洗等服用性能进行测试。结果表明:随纳米石墨烯质量分数的增加,整理织物导电性能提高。当石墨烯添加量为0.5%(质量分数)时,其表面电阻率为3.98×10^(-4)Ω·m,具有优异的防静电性能。纳米石墨烯整理织物可应用于特殊行业静电防护服装和精密仪器静电防护套等。

不同养护龄期和水灰比下纳米石墨烯片水泥基复合材料力学性能研究

研究了在不同水灰比和不同养护龄期下,纳米石墨烯片(GnPs)的加入对水泥基复合材料力学性能的影响,并利用SEM分析了GnPs对水泥基体的增强作用。结果表明,在7 d养护龄期下,GnPs的加入会降低水泥净浆的力学性能,但随着养护龄期的增加,水泥基复合材料的力学性能不断增强,同一掺量下,水灰比越大,抗折、抗压强度越低。28 d时,GnPs掺量为0.3wt%,水灰比为0.35下,材料抗折、抗压强度达到最大值,分别为12.47 MPa、102.11 MPa,较空白组分别提高29.8%、22.7%。微观分析表明,GnPs能够通过改变水泥水化产物的形貌及提高材料的密实度来提高其力学性能。

纳米石墨烯片—石蜡复合相变蓄冷材料制备方法及热物性研究

纳米石墨烯材料由于其良好的热物性已成为研究热点。文章以纳米石墨烯片为填料,通过机械法和化学改性法,得出在纳米石墨烯片—石蜡复合相变材料的分散体系中聚酯型超分散剂的最佳添加量为2%。试验通过沉淀、分离得到复合相变材料的稳定均匀分散液,分析研究得出纳米石墨烯片的添加量对复合相变材料的相变起始点、终止点以及相变峰值等温度参数并没有太大影响,但纳米石墨烯片的添加量过多过少都会使复合相变材料的相变潜热降低,当纳米石墨烯片的添加量为1.5%时,复合相变材料的相变潜热较纯石蜡升高0.7%。同时纳米石墨烯片—石蜡复合相变材料具有良好的循环稳定性。

纳米石墨烯掺杂浓度对XLPE击穿性能的影响

制备了分散性良好的6种不同配比XLPE/纳米石墨烯聚合物,运用差式扫描量热法排除了结晶度对击穿性能的影响;对试样进行了工频击穿强度测量并通过拉伸强度测试评估了机械性能。实验表明,掺杂纳米石墨烯能使聚合物的工频击穿强度最大提高27.66%,拉伸强度最大提高10.64%,在工业实现上有积极意义。通过等温去极化电流计算聚合物陷阱密度及能级,并结合动态热机械分析从界面分子结合力探究不同含量石墨烯影响击穿性能的机理。研究表明掺杂少于0.01wt%的纳米石墨烯能增大陷阱能级,同时增大聚乙烯基体分子间作用力,进而提升聚合物击穿性能。

纳米石墨烯片-正十八烷复合相变材料制备及热物性研究

本文分别制备了纳米石墨烯片质量分数为0%, 0.5%, 1%, 1.5%, 2%的纳米石墨烯片-正十八烷复合相变材料,并通过扫描电镜测试、红外光谱分析、差示扫描量热实验及导热分析等实验对其形貌结构及热物性进行表征和研究.实验表明本文制备的纳米石墨烯-正十八烷复合相变材料具有很好的相变稳定性;当纳米石墨烯片的质量分数达到2%时,复合相变材料的导热系数相对于纯十八烷高出了89.4%.

功能化纳米石墨烯在肿瘤诊断方面的应用研究进展

石墨烯以其独特的二维周期平面结构和优异的电学、光学及力学性质在化学、物理和材料学界引起了广泛的研究兴趣。目前,表面修饰提高石墨烯材料在生物体内的稳定性和相容性,使得功能化纳米石墨烯应用于生物医药领域成为可能。本文简述了通过利用纳米石墨烯在近红外区的强吸收,有可能在肿瘤诊断方面的应用,对它在体内体外的行为和潜在的毒性进行了评述。

基于纳米石墨烯整理的棉织物防紫外线性能分析

研究纳米石墨烯涂层整理棉织物的防紫外线性能。采用石墨烯纳米片(GNP)作为紫外线吸收剂,水溶性聚氨酯(WPU)为黏合助剂,通过轧-烘-焙方法对棉织物进行涂层整理并研究其性能。通过扫描电子显微镜和傅里叶红外分析光谱表征分析改性棉织物的表观形态和内部结构;采用紫外线防护系数(UPF)评估其防紫外线性能。结果表明:经石墨烯处理后的棉织物展现出较强的紫外线防护性能,当石墨烯添加量为0.4%(质量分数)时,其UPF值达到356.74,是未处理织物的10倍。认为:整理后的织物可以应用于紫外线防护服装和可穿戴设备等。

层层自组装纳米石墨烯整理针织物防电磁辐射性能分析

研究纳米石墨烯整理针织物的防电磁辐射性能。采用聚(4-苯乙烯磺酸钠)作为聚阴离子,壳聚糖作为聚阳离子,将石墨烯纳米片均匀掺杂在壳聚糖溶液中,通过静电吸附层层自组装技术对针织物进行涂层整理。通过扫描电子显微镜和X射线光电子能谱表征分析改性针织物的表观形态和化学组分;采用双轴传输线法评估其电磁屏蔽效能。结果表明:随整理针织物涂覆石墨烯质量分数的增加,导电性逐渐增强,电磁屏蔽(SE)值逐渐增大。当石墨烯质量分数为7.2%时,其SE值达到31 d B,远远超出商业应用所需的20 d B防护水平。

加载条件对纳米石墨烯片水泥基复合材料压敏性能的影响

研究不同纳米石墨烯片(GNPs)掺量下加载幅值(15 MPa、20 MPa、25 MPa)和加载速率(100 N/s、300 N/s、500 N/s)对纳米石墨烯片水泥基复合材料(GNPs/CC)压敏性能的影响。试验结果表明:在GNPs掺量低于0.25%(质量分数,下同)时,GNPs/CC的压敏性能与空白组相近;在掺量达到0.3%时,GNPs/CC的电阻变化率最大,且重复性最好。在GNPs掺量为0.3%的情况下,GNPs/CC的电阻变化率与应变随加载幅值的增加而增大,在加载幅值不大于20 MPa时,GNPs/CC的电阻变化率与应变的增加幅度相近,材料的灵敏因子变化较小;在加载幅值达到25 MPa时,由于电阻变化率的增加幅度大于应变的增加幅度,材料的灵敏因子出现了较明显的增加。而加载速率在纳米石墨烯片掺量为0.3%时,对材料的压敏性能无明显影响。