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。

NiTi形状记忆合金激光选区熔化成形温度场的数值模拟与试验研究

激光选区熔化(selective laser melting,SLM)成形过程涉及复杂的热量变化与能量传输,使熔池的温度分布与形貌结构发生变化,从而导致成形件性能受到影响。通过有限元ANSYS软件建立三维瞬态模型,研究激光功率与扫描速度对SLM成形NiTi单层多道热行为的影响。结果表明,由于扫描过的区域会对未扫描区域预热,导致前后两条扫描轨迹的峰值温度存在差异,且熔池的峰值温度与尺寸会随激光功率的增大或扫描速度的减小而增大;当激光沿不同路径移动时,激光功率相较于扫描速度对熔池的温度梯度影响更大;结合试验可知,随着功率与扫描速度的增大,显微组织更加均匀,但功率过小或者扫描速度过大,会使NiTi合金成形件组织内产生孔隙、杂质相以及裂纹等缺陷。

耐铬腐蚀的固体氧化物燃料电池阴极材料的结构设计及性能优化

通过甘氨酸-EDTA-硝酸盐燃烧法(GNP)制备了La_(2)NiO_(4)-δ、La_(2)Ni_(0.9)Fe_(0.1)O_(4)-δ、La_(2)Ni_(0.8)Fe_(0.2)O_(4)-δ、La_(2)Ni_(0.6)Fe_(0.4)O_(4)-δ这4种阴极材料,分析其结构;测试阴极粉体与电解质粉体的化学相容性;测试阴极材料的抗铬中毒性能;采用直流四端子方法测定其电导率;测试热膨胀系数;最后测试了对称电池的极化电阻。通过对材料进行的上述研究和测试,对不同阴极材料的固体氧化物燃料电池的性能有了初步了解。结果表明:La_(2)NiO_(4)-δ为纯相,在La_(2)NiO_(4)-δ基础上掺杂Fe元素,当掺杂的Fe元素量逐渐增加,粉体结构逐渐改变,通过分析发现了新相四氧化三铁。4种阴极粉体与电解质都具有良好的化学相容性。随着Fe元素掺杂量的增加,抗铬中毒性能更加优越,电导率逐渐变低,极化阻抗增高。以期对以后固体氧化物燃料电池性能的研究创造更为便利的条件。

GO/Au/Ag复合材料表面形貌调控及其表面增强拉曼效应

表面增强拉曼散射光谱(SERS)因具有高灵敏及无损检测的特点,在化学检测领域受到广泛关注.采用原位化学还原法,制备氧化石墨烯/金/银(GO/Au/Ag)复合材料,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、紫光—可见分光光度计(UV)等手段对复合材料结构进行表征,并深入研究不同Au/Ag比例对纳米复合材料形貌和SERS的影响.以罗丹明6G(R6G)为探针分子,研究纳米复合材料的形态对表面增强拉曼散射的影响.研究结果表明GO/Au/Ag复合材料具有良好的SERS增强效果,且SERS信号强度与样品表面形貌以及Au、Ag含量(质量分数,全文同)有关.Au/Ag纳米颗粒表面粗糙度以及Au、Ag含量的提高可以显著增加GO/Au/Ag复合材料的SERS效果.