二氧化硅/石墨烯水性环氧树脂复合涂层的制备及防腐性能研究

为了考察石墨烯的腐蚀促进活性,在石墨烯表面负载纳米二氧化硅对石墨烯进行绝缘改性,通过FT-IR、XPS、TEM和四探针表征手段对二氧化硅/石墨烯复合材料进行表征。将二氧化硅/石墨烯复合材料添加到水性环氧树脂中测试其涂层防护性能和物理性能。结果表明,加入二氧化硅/石墨烯复合填料能提高水性环氧树脂涂层的防腐性能和物理性能;与纯环氧树脂涂层相比,二氧化硅/石墨烯复合材料水性防腐涂层的氧气透过率(OTR)和水蒸气透过率(WVTR)分别降低了96.1%和95.4%;电化学测试表明石墨烯表面沉积二氧化硅可以屏蔽掉石墨烯的导电性,从而抑制其腐蚀促进活性。

石墨烯及功能产品标准体系现状分析与对策

石墨烯及其功能产品展现出优越的性能已成为当前研究热点。从国际、国内两方面介绍了石墨烯产业技术发展现状,重点概述了国际上承担石墨烯及其功能产品的标准化组织和国际标准研究进展,总结了中国在石墨烯及其功能产品国际标准、国家标准、地方标准和团体标准制定现状,提出了石墨烯及其功能产品标准体系建设措施。

由典型案例谈石墨烯复合材料高质量专利培育

培育高质量发明专利,已成为越来越多企业及创新主体、市场主体的共识。通过专利无效、复审程序中的2个典型案例,尝试剖析石墨烯复合材料高质量专利培育中的问题,并提出当前中国专利制度框架下相关合理化建议。

石墨烯制备方法溯源、研究进展与发展现状

自从石墨烯在2004年在实验室被制备出来,石墨烯材料的发展迅速,在各个领域都有优异的表现,并且已经有数十种制备石墨烯的方法面世。有一些方法诸如微机械剥离法虽然产出的石墨烯质量高,纯度高,但是却只能在实验室制造少量样本;有一些方法诸如外延法虽然可以大量制造出石墨烯,但是同时却难以从基底上剥离获得石墨烯薄膜材料;还有一些方法可以大量制备而且分离便利,但是产物纯度不高。本文通过比较已经投入应用的制备方法,来筛选出适合工业制备石墨烯的方法。

石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料传热特性研究及仿真

目的提升无源冷链物流中保温容器的保温性能,减少或取消短途冷链运输中蓄冷剂的使用量。方法将石墨烯改性相变大胶囊与聚氨酯发泡材料共混,制备石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料,研究石墨烯的添加对其导热系数和保温性能的影响,并基于COMSOL Multiphysics对石墨烯改性相变大胶囊和石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料的传热过程进行有限元模拟。结果在常温状态下,石墨烯的添加会增加石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料的导热系数;在冷藏工况下,石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料的导热系数随石墨烯添加量的增加而降低,石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料制备的保温容器的系统热阻随石墨烯的增加而升高。通过有限元模拟可发现,石墨烯的加入能够提升相变大胶囊的导热系数,同时能够减缓升温平台阶段的升温速率;在跨越平台区后,即内部相变大胶囊完全融化后,石墨烯会提升保温材料的导热系数,从而降低保温容器的保温效果。结论制备的石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料能够在设计使用时间内提升保温容器的保温性能,该材料在需要冷藏的生鲜果蔬短途无源冷链物流领域具有广阔的应用前景。

石墨烯改性高导热相变大胶囊的制备与性能表征

为了提升相变大胶囊导热性能,拓展相变材料应用范围,通过将石墨烯与海藻酸钠、相变微胶囊共混,并由钙离子交联后制得石墨烯改性相变大胶囊。通过拉曼光谱、扫描电镜表征石墨烯改性相变大胶囊组分及微观结构,通过差式扫描量热仪分析其相变储能性能,并比较了石墨烯改性后样品导热系数的变化。结果表明:石墨烯改性相变大胶囊是由海藻酸钠凝胶连接成簇相变微胶囊,并由石墨烯穿插其中。制备的石墨烯改性相变大胶囊包覆率为58.8%~63.6%,相变潜热为112.5~121.7J/g范围内,石墨烯的添加对相变大胶囊包覆率、相变潜热及相变温度影响不显著。经过石墨烯改性后的相变大胶囊导热系数显著提升,但随着石墨烯添加量的增加其导热系数提升效果降低。所制石墨烯改性相变大胶囊在不显著改变其相变储热性能的同时提升了导热性能,提高了相变大胶囊的换热效率,为进一步开发高性能相变储能发泡材料提供了技术支持。

基于Lucene的石墨烯中文文献搜索引擎设计与实现

近年来,材料领域对于石墨烯的探索越来越深入,与此同时,大量的专业文献被发表在各类期刊、会议中。在大量文献中查找所需要的文献也变得越来越困难。传统数据库搜索效率低下且搜索结果并不尽如人意。因此,本文设计了一种基于Lucene工具包,Python爬虫技术等开发的一套本地全文检索系统。首先利用爬虫技术获取互联网上相关文献资料,接着保存到MySQL数据库中,通过自定义开发Lucene创建索引和搜索服务,从而完成一整套搜索引擎系统服务。经大量测试表明,该系统搜索结果准确率接近数据库搜索,搜索速度也远快于传统的数据库查询。因此,该系统可以用于进行石墨烯中文文献的搜索查询,从而提高科研人员查阅文献的效率。

基于石墨烯在环保领域应用的探讨

生态环境是经济发展的基础,污染对生态环境的破坏严重制约我国经济的发展,迫使我们加强科技手段创新。石墨烯因其独特的结构和性能可以有效吸附水和大气中的有害物质,为环境保护提供新的选择。本文重点对石墨烯在水处理和大气保护中的应用进行分析,希望能够发挥石墨烯在环保方面的性能优势,为我国生态文明建设作出贡献。

石墨烯复合导电剂在锂离子电池中的应用研究进展

石墨烯具有极高的电导率、良好的力学性能和优异的热学性能,被认为是锂离子电池的新型高端导电剂。然而,石墨烯有着2630m2/g的超高比表面积,以及π-π共轭的作用使其在实际应用过程中更加易于团聚,影响锂离子电池容量的发挥。因此,本文结合导电炭黑、碳纳米管和石墨烯的结构特性,综述了石墨烯复合导电剂在锂离子电池中的应用及研究进度,并对未来石墨烯复合导电剂的应用趋势和工作方向进行了展望。

聚偏氟乙烯/石墨烯复合材料的制备及性能研究

用溶液共混法制备出聚偏氟乙烯/氧化石墨烯复合材料(PVDF/GO),经高温热压将GO还原得到聚偏氟乙烯/还原氧化石墨烯复合材料(PVDF/rGO)。研究了填料种类及含量对复合材料电学性能、热稳定性和力学性能的影响。结果表明:随GO和rGO的添加,两种复合材料的介电常数(εr)均变大、介电损耗(tanδ)变化不大;低含量下GO和rGO均能提高PVDF的热稳定性,但rGO对PVDF性能的改善效果更好;随填料含量从0增加到8%(质量),100 Hz下PVDF/rGO复合材料的εr从3.60增加到38.30,PVDF/rGO[4%(质量)]复合材料失重率为5%的分解温度较纯PVDF提高了6.44℃。rGO增强了PVDF的刚性,PVDF/rGO复合材料的拉伸强度先增大后减小,杨氏模量逐渐增大,当rGO含量为4%(质量)时拉伸强度最大,拉伸强度和弹性模量分别较纯PVDF提高了35.30%、22.58%。但GO和rGO都降低了复合材料的击穿场强。

石墨烯导电涂料的研究进展

石墨烯具有超高的导电性、机械性及导热性,是目前研究最广泛的二维纳米材料,石墨烯作为特殊的功能填料,在导电防腐涂料领域得到广泛研究。首先,简要概述了石墨烯的结构特点,特殊晶体结构使其具有优异的物化性能,石墨烯作填料能够利用优异的导电性及片层结构,提升涂料的导电性及防腐蚀性。其次,针对石墨烯在导电涂料应用过程中的具体问题进行了详细说明,添加助剂以及氧化石墨烯功能化改性解决石墨烯的分散性,适量的添加量是影响导电涂料性能的关键因素,复合材料能够减少石墨烯添加量并产生协同作用,制备工艺主要包括溶液混合法、熔融共混法、原位聚合法。然后,阐述了石墨烯导电涂料的导电机理,竞争机理认为掺杂型导电涂料的导电性是由导电通路、隧道效应、场发射三者竞争的结果,结合导电模型分析了导电机理。最后,对石墨烯导电涂料的应用前景进行了展望,从石墨烯的分散方法、机理研究、制备工艺等方向,提出了石墨烯在导电涂料领域的研究建议。

石墨烯防腐涂层“腐蚀促进行为”解决策略的研究进展

石墨烯凭借其良好的力学性能、高的长径比以及优异的不可渗透性,在涂层防护领域得到了人们的广泛青睐。然而,由于石墨烯超高导电性引起的"腐蚀促进行为",限制了其在防腐涂料领域的进一步发展。综述了石墨烯的腐蚀促进行为对涂层防腐性能的影响,以及解决石墨烯腐蚀促进行为的策略。首先,概述了石墨烯的结构特点及其在防腐涂料领域应用过程中存在"微电偶腐蚀"的问题;其次,从3个方面(改善涂层的屏蔽性能、增强涂层的力学性能、改善涂层的阴极保护作用)对石墨烯的防腐机理进行了阐述;最后,从石墨烯的导电性、电势以及氧还原催化活性等角度,对其腐蚀促进行为的机理进行了分析。针对石墨烯在防腐涂层领域应用过程中存在"微电偶腐蚀"的问题,重点归纳了石墨烯表面绝缘化,石墨烯面内掺杂N、B、F等原子、开发石墨烯富锌涂层,设计石墨烯基自修复功能涂层,以及寻找h-BN等类石墨烯结构的二维纳米材料等多种解决策略,并对以上所有解决策略的最新研究进展进行了全面的综述。最后,展望了石墨烯在防腐涂料领域的发展趋势及主要研究方向。

石墨烯改性聚烯烃复合材料的研究进展

简要介绍了石墨烯的结构性质;从原位聚合法、液相共混法和熔融共混法等三个方面重点讨论了石墨烯改性聚烯烃的制备工艺;总结了石墨烯改性聚烯烃产品在力学性能、热学性能、电学性能和阻隔性能等方面的研究进展以及相应的检测标准的现状。分析了聚烯烃/石墨烯复合材料面临的问题及未来研究方向。

锂离子电池中石墨烯导电剂分散方法的研究进展

石墨烯具有柔性、二维、超薄的结构特性,兼具电导率高、导热性好、力学性能强及化学稳定性良好等物理化学性质,是一种极具潜力的锂离子电池导电剂,石墨烯难以分散的问题是制约其在锂离子电池中广泛应用的重要原因。结合石墨烯的结构特征、衍生物种类及制备方法,从提升石墨烯的浸润性、协同分散以及防止二次团聚等方面,综述了石墨烯导电剂的分散方法,包括化学改性法、原位还原法、复合导电剂法、引入分散剂法以及其它方法,并对未来石墨烯导电剂的应用趋势及研究方向进行了展望。

过渡金属氧化物/石墨烯复合材料在锂离子电池负极材料中的应用

石墨烯具有优异的电学、力学和热学性能,过渡金属氧化物具有高的比容量,石墨烯与过渡金属氧化物复合作为电极材料,充分发挥了石墨烯与过渡金属氧化物在电极材料应用方面的优势,在确保高比容量的同时具有良好的导电性能与优异的循环稳定性。综述了过渡金属氧化物/石墨烯复合材料研究进展,首先介绍了过渡金属氧化物/石墨烯复合材料的4种模型结构,即表面固定模型、叠层模型、包裹模型和混合模型,然后从三维纳米结构、杂元素掺杂、使用多元过渡金属氧化物、构建碳壳包裹结构等四方面对过渡金属氧化物/石墨烯复合材料功能化修饰,构建高性能电极材料作了详细分析,最后对过渡金属氧化物/石墨烯复合材料的发展前景作了展望。

石墨烯导热硅橡胶的研究进展

石墨烯因具有超高的本征热导率,可作为特殊的功能性填料,在导热硅橡胶领域得到广泛研究。然而,石墨烯的比表面积高达2630m^2/g,片层间存在π-π键相互作用力和范德华力,使其难以均匀分散到硅橡胶基体中,极大地制约了其在高性能热界面材料中的应用。针对传统的无机填料一般要在较高的填充量下才能有效地提高基体的热导率,介绍了石墨烯在导热硅橡胶中的研究进展,并从石墨烯的分散性问题入手,详细阐述了多种填料协同填充导热硅橡胶的工艺,简要分析了协同填充对导热硅橡胶性能的影响因素,并对石墨烯导热硅橡胶的应用趋势和工作方向进行了展望。

石墨烯材料专利标准化分析与对策

石墨烯材料的专利申请呈快速增长趋势,标准也在逐步制定完善过程中,但是专利标准化工作存在瓶颈。重点分析了石墨烯材料专利标准化的研究进展,总结了中国石墨烯材料专利标准化和标准必要专利认定的难点,提出了石墨烯材料专利标准化的建议。

石墨烯导热硅胶在LED中的应用研究

综述了石墨烯导热硅胶的研究进展及高导热机理,分析了石墨烯导热硅胶导热性能的影响因素,并对未来石墨烯导热硅胶的应用前景及研究方向进行展望。

石墨烯基三元复合导电浆料的制备及性能研究

石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料,集卓越的力学性能、电学性能和导热性能于一体,石墨烯作为导电剂能够改善锂离子电池的电化学性能。本文采用水热反应将氧化石墨烯、碳纳米管以及导电炭黑复合后,通过高温热还原、高速球磨以及引入分散剂进行表面修饰等方法,制备得到石墨烯基三元复合导电浆料,并采用表征手段对采用50%、33%、25%、17%氧化石墨烯的导电浆料的物理及化学性能进行表征。

石墨烯/聚丙烯复合材料力学性能、结晶行为与微观结构

以石墨烯、抗氧剂1010/168为改性剂、聚丙烯(PP)为基体材料,使用熔融共混的方法制备了石墨烯/聚丙烯复合材料。研究了不同种类的石墨烯以及石墨烯用量对聚丙烯复合材料力学性能的影响,采用扫描电镜(SEM)观察了其冲击断裂界面形貌,使用差示扫描量热仪(DSC)研究其结晶行为。结果表明:石墨烯在聚丙烯中分散均匀,具有异相成核作用,能促进聚丙烯的结晶速率和结晶度大大提高。当石墨烯SE1231用量为2份时,结晶度达到53.4%,少量石墨烯能显著提高石墨烯/聚丙烯复合材料的力学强度。