T型石墨烯及其衍生物的结构与电子特性

采用基于密度泛函理论的第一原理方法研究了T型石墨烯及其衍生物-n(n=1—5)的结构稳定性和电子结构性质.T型石墨烯是一种拥有四角形环的二维碳材料同素异构体,通过改变连接四角形环的碳链上的碳原子个数n,可以得到一系列的sp-sp^2杂化结构,称其为T型石墨烯衍生物-n.计算结果表明:这些材料的结构稳定性、化学键类型和电子结构性质都依存于n的奇偶性.其中T型石墨烯(n=0)的结构最稳定,并形成一个由8个碳原子构成的大环.声子谱计算的结果表明,n为偶数时的体系具有动力学稳定性,而n为奇数时的体系则是不稳定的.n为偶数时体系四角形环之间的碳链上的化学键呈单、三键交叉排列,体系显示为金属性特征,且随着n的增大,体系的金属性加强.n为奇数时体系四角形环之间的碳链上的化学键则为双键连续排列,体系呈金属性且具有磁性(n=1除外).研究表明该系列材料作为一种新的二维碳材料同素异构体,具有独特的结构和丰富的电子结构特性,很可能在纳米器件中得到广泛应用.

石墨烯纳米流体在PV/T系统中的分频性能分析

文章对质量浓度分别为0.02‰,0.05‰,0.1‰的水基石墨烯纳米流体的分频特性进行了研究。采用双光程法测试了光谱透过率,可理论分析石墨烯纳米流体的分频性能。在90 min模拟光照的条件下,分析不同浓度石墨烯纳米流体和水作为分频液时分频型PV/T系统集热效率、电效率和综合效率的变化情况。结果表明:0.02‰石墨烯纳米流体的光谱透过率最高,在400~900 nm的单晶硅电池较佳响应波段,其透过率为66.8%;将取热温度设定为40℃,0.1‰纳米流体达到40℃时,热效率最高达39.7%;水作为PV/T系统分频液时,PV电池输出效率最高为10.9%;同时,利用性能评价函数MF(The Merit Function)来评估分频液对PV/T系统综合性能的影响,当达到取热温度40℃时,0.1‰石墨烯分频液瞬时MF值最高达1.85。

具有石墨烯辅助导电层的碳纳米管射频场效应晶体管

采用纯度高于99%的半导体型单壁碳纳米管分散液制备碳纳米管无序网络作为射频场效应晶体管的有源沟道材料,使用单层石墨烯作为器件源漏的辅助接触电极,研制出T型栅结构的碳纳米管射频场效应晶体管。采用石墨烯加强晶体管器件的欧姆接触,降低器件的寄生电阻和寄生电容,提高器件的高频性能。实验制备的碳纳米管射频晶体管沟道长度为90nm左右,电流增益截止频率f_T达到13.5GHz,最大振荡频率f_(max)达到10.5GHz,体现了碳纳米管在射频器件应用领域的技术潜力。

高温还原氧化石墨烯膜及其导热性能

采用氧化还原法制备了结构致密且具有较高柔韧性的石墨烯薄膜,探究了薄膜经过较高退火温度还原后结构变化,并通过T型稳态法测量了其热导率,研究了还原温度对薄膜热导率和力学性能的影响。结果表明,高温还原有助于氧化石墨烯中含氧官能团的去除和sp2杂化碳晶格的恢复,并且温度越高还原效果越好。当还原温度高达2800℃时,在200~350 K温度范围内石墨烯膜的热导率在336.9~436 W·m^-1·K^-1之间,伴随着温度的升高,热导率有先增大后减小的趋势。