石墨烯及石墨烯基复合材料研究进展
石墨烯摩擦学及石墨烯基复合润滑材料的研究进展

石墨烯摩擦学及石墨烯基复合润滑材料的研究进展一、本文概述石墨烯,一种由单层碳原子紧密排列形成的二维晶体材料,自2004年被科学家首次成功分离以来,其独特的物理和化学性质引起了全球科研人员的广泛关注。
石墨烯以其超高的电导率、热导率、强度以及优良的摩擦学性能,在众多领域展现出巨大的应用潜力。
特别是在摩擦学领域,石墨烯及其基复合润滑材料的研究,对于提高机械部件的运行效率、降低能耗、延长使用寿命等方面具有深远的意义。
本文旨在全面综述近年来石墨烯摩擦学及石墨烯基复合润滑材料的研究进展。
我们将从石墨烯的基本性质出发,深入探讨其摩擦学特性,包括摩擦系数、磨损率等关键指标。
随后,我们将重点介绍石墨烯基复合润滑材料的制备工艺、性能优化及其在实际应用中的表现。
本文还将对石墨烯在摩擦学领域的未来研究方向和应用前景进行展望,以期为相关领域的科研工作者和工程师提供有益的参考和启示。
二、石墨烯的摩擦学特性石墨烯,作为一种新兴的二维纳米材料,自其被发现以来,便因其独特的物理和化学性质引起了摩擦学领域的广泛关注。
石墨烯的摩擦学特性主要表现在其超常的力学性能和极低的摩擦系数上。
石墨烯的力学性能卓越,其杨氏模量高达0 TPa,抗拉强度约为130 GPa,这使得石墨烯在承受压力时表现出极高的稳定性。
因此,在摩擦过程中,石墨烯可以作为有效的承载层,减少摩擦界面的磨损。
石墨烯具有极低的摩擦系数。
研究表明,石墨烯在多种材料表面上的摩擦系数都低于1,甚至在某些条件下可以达到超低摩擦状态。
这种低摩擦特性使得石墨烯在润滑材料领域具有巨大的应用潜力。
石墨烯还具有出色的热稳定性和化学稳定性,这使得它在高温、高湿、高腐蚀等恶劣环境下仍能保持稳定的摩擦性能。
因此,石墨烯不仅可以在常规条件下作为润滑材料使用,还可以在极端条件下发挥出色的润滑效果。
然而,尽管石墨烯具有诸多优点,但在摩擦学应用中也存在一些挑战。
例如,石墨烯的层间剪切强度较低,容易在摩擦过程中发生滑移,导致摩擦系数的波动。
石墨烯复合材料研究进展

石墨烯复合材料研究进展摘要:近年来石墨烯因其优良的力学、电学、热学和光学等特性, 且添加到基体材料中可以提高复合材料的性能,拓展其功能,因此石墨烯复合材料的制备成为研究热点之一。
本文介绍了国内外对石墨烯复合材料的研究,对石墨烯复合材料的研究进展及现状进行了详细的介绍,并对石墨烯复合材料的发展趋势进行了展望。
关键词:石墨烯;复合材料;研究进展一、引言石墨烯因其优异的物理性能和可修饰性, 受到国内外学者的广泛关注。
石墨烯的杨氏模量高达1TPa、断裂强度高达130GPa,是目前已知的强度性能最高的材料,同时是目前发现电阻率最小的材料, 只有约10-8Ω·m;拥有很高的电子迁移率,且具有较高的导热系数。
氧化石墨烯作为石墨烯的重要派生物,氧化石墨烯薄片在剪切力作用下很容易平行排列于复合材料中, 从而提高复合材料的性能。
本文总结介绍了几种常见的石墨烯复合材料。
二、石墨烯复合材料(1)石墨烯及氧化石墨烯复合材料膜聚乙烯醇(PVA)结构中有非常多的羟基,因此其能与水相互溶解,溶解效果很好。
GO和PVA都可以在溶液中形成均匀、稳定的分散体系。
干燥成型后,GO在PVA中的分散可以达到分子水平,GO表面丰富的含氧官能团可以与PVA的羟基形成氢键,因此添加少量的GO可以显著提高复合材料的力学性能。
樊志敏[1]等制备出了氧化石墨烯纳米带/TPU复合膜。
通过机械测试显示,当加入氧化石墨烯纳米带的量为2%时,复合薄膜的弹性模量和抗拉强度与不加氧化石墨烯纳米带的纯TPU薄膜相比都得到了非常大的提高,分别提高了160%和123%。
马国富[2]等人发现,在聚乙烯醇(PVA)和氧化石墨烯(GO)复合制备的得复合薄膜中,GO均匀的分散在PVA溶液中,PVA的羟基与GO表面的含氧基团发生相互作用复合而不分相。
加入GO之后,大大提高了复合膜的热稳定性,当加入的GO量为3%时,纳米复合膜力学性能测试出现最大值,此时断裂伸长率也出现了最大值,这表明在此GO含量时复合膜有最佳性能;与不加GO的纯PVA膜相比,当加入的GO量为3%时,耐水性也大大地提高。
石墨烯基复合吸波材料的最新研究进展

通常将石墨烯与不同损耗机制的材料复合制备新型吸波材
石墨烯的损耗机制主要局限于与电导率有关的介电型损
料ꎬ向石墨烯中引入磁性金属成分制备石墨烯 / 磁性金属二元
耗ꎬ单独使用时阻抗匹配性较差ꎬ其微波吸收性能仍需进一步
复合吸波材料ꎬ是提高其吸波性能一种简单有效的解决方案ꎬ
提高
[20]
52
ꎮ 为了改善其作为电磁吸收剂存在的不足ꎬ研究人员
materials with light weightꎬ thin thicknessꎬ strong absorption and broad effective absorption band has been an urgency. Graphene
has the advantages of light weightꎬ large specific surface area and high conductivityꎬ but also has the disadvantages of non ̄
Abstract: With the rapid development of modern communication technology and the wide application of electronic
equipmentꎬ electromagnetic wave pollution is becoming increasingly severe. Thereforeꎬ the fabrication of microwave absorption
随着电子技术在民用和军事领域的迅速发展ꎬ电磁防护
身等问题的关键因素ꎬ吸波材料的研究对军用领域和民用领
注 [1 ̄3] ꎮ 电磁屏蔽材料和吸波材料是解决电磁防护问题的关
石墨烯复合材料的制备及应用研究进展

石墨烯复合材料的制备及应用研究进展一、本文概述石墨烯,作为一种新兴的二维纳米材料,因其独特的电子结构、优异的物理和化学性能,在复合材料领域引起了广泛的关注。
石墨烯复合材料结合了石墨烯和其他材料的优点,使得这种新型复合材料在力学、电学、热学等方面表现出色,因此具有广阔的应用前景。
本文旨在综述石墨烯复合材料的制备方法、性能特点以及在不同领域的应用研究进展,以期为石墨烯复合材料的进一步研究和实际应用提供理论支持和参考。
本文将首先介绍石墨烯及其复合材料的基本概念和特性,然后重点综述石墨烯复合材料的制备方法,包括溶液混合法、原位合成法、熔融共混法等。
接着,文章将探讨石墨烯复合材料在能源、电子、生物医学、航空航天等领域的应用研究进展,分析其在提高材料性能、降低成本、推动相关产业发展等方面的重要作用。
本文还将对石墨烯复合材料未来的研究方向和应用前景进行展望,以期推动这一领域的持续发展和创新。
二、石墨烯复合材料的制备方法石墨烯复合材料的制备方法多种多样,每一种方法都有其独特的优点和适用范围。
以下是几种主要的制备方法:溶液混合法:这是最简单且最常用的方法之一。
首先将石墨烯分散在适当的溶剂中,然后通过搅拌或超声处理使其均匀分散。
接着,将所需的基体材料(如金属氧化物、聚合物等)加入溶液中,通过搅拌或热处理使石墨烯与基体材料充分混合。
通过过滤、干燥等步骤得到石墨烯复合材料。
这种方法操作简便,但石墨烯在溶剂中的分散性和稳定性是关键因素。
原位生长法:这种方法通常在高温或特定气氛下进行,利用石墨烯与基体材料之间的化学反应,使石墨烯在基体材料表面或内部原位生长。
例如,通过化学气相沉积(CVD)或热解等方法,在金属氧化物或聚合物表面生长石墨烯。
这种方法可以得到石墨烯与基体材料结合紧密、性能优异的复合材料,但操作过程较复杂,且需要特殊的设备。
熔融共混法:对于高温稳定的基体材料,如金属或某些聚合物,可以采用熔融共混法制备石墨烯复合材料。
石墨烯、3D石墨烯及其复合材料的研究进展

CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2018年第37卷第1期·168·化 工 进展石墨烯、3D 石墨烯及其复合材料的研究进展刘霞平,王会才,孙强,杨继斌(天津工业大学环境与化学工程学院,天津 300387)摘要:石墨烯是由单层碳原子紧密堆叠而成的蜂窝状材料,具有比表面积大、传热性能好、导电能力强等优点,普遍应用于各个领域。
但由于石墨烯使用过程中易团聚,导致其应用领域受限。
石墨烯组装而成的3D 石墨烯拥有更大的活性表面积等特性,近年来引发密切关注。
与此同时,石墨烯、3D 石墨烯改性成为当前探究的焦点。
本文在介绍石墨烯、3D 石墨烯的结构、性能及石墨烯制备的基础上,总结了3种复合材料的主要制备途径,并且分析了其合成方法的利弊。
重点探讨了它们在锂离子电池、燃料电池的电化学催化剂及传感器中的应用,简述了复合材料优良性能产生的机理。
提出在掺杂改性中应注意各元素掺杂量、掺杂比例、掺杂位点的确定等问题。
最后指出了石墨烯、3D 石墨烯及其复合材料的制备还面临不稳定、无法大规模生产、导电率低的瓶颈并对其在固态金属锂电池、透明电池、吸附材料等领域的发展前景做了展望。
关键词:石墨烯;3D 石墨烯;改性;团聚;复合材料中图分类号:TB33 文献标志码:A 文章编号:1000–6613(2018)01–0168–07 DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0838Research progress of graphene and 3D graphene compositesLIU Xiaping ,WANG Huicai ,SUN Qiang ,YANG Jibin(School of Environmental and Chemistry Engineering ,Tianjin Polytechnic University ,Tianjin 300387,China )Abstract: Graphene is a honeycomb material composed of a flat monolayer of tightly packed carbonatoms. It has large surface area ,good heat transfer performance ,and excellent conductivity ,and therefore is widely used in various fields. However ,graphene is easy to aggregate ,which greatly limits its applications. In recent years ,the graphene assembled 3D graphene has attracted lots of attention because of its large active surface area and other good characteristics. At the same time ,the modifications of graphene and 3D graphene have become the focus of current research. This paper introduced the structure and properties of graphene and 3D graphene and the preparation of graphene ,and then summarized the main preparation methods of three kinds of composites ,followed by the analysis of the advantages and disadvantages of the synthesis method. Special emphasis was devoted to their applications in lithium ion batteries ,electrochemical catalysts of fuel cells and sensors. The mechanism of the excellent performance of composite materials was briefly introduced. It is suggested that the doping amount ,doping ratio and the doping sites are key factors in the doping modification. Finally ,it was pointed out that the preparation of graphene and 3D graphene composites is also facing bottlenecks of instability ,unable to prepare in large scale and low conductivity. Finally ,its prospects in the development of solid metal lithium batteries ,transparent batteries ,adsorption materials and other fields were also discussed. Key words :graphene ;3D graphene ;modification ;agglomeration ;composites@ 。
石墨烯在聚合物改性中的研究进展

石墨烯在聚合物改性中的研究进展一、石墨烯的结构特点石墨烯是由一层层的碳原子按照六角形的结构排列而成,形成了具有二维结构的材料。
石墨烯的晶格结构非常稳定,同时也呈现出了许多独特的性质。
石墨烯具有极高的导电性和热导性,是现有材料中最好的导电材料之一;石墨烯具有超高的拉伸强度和模量,是目前已知的最强硬的材料之一;石墨烯还具有极大的比表面积,对气体、溶液中的分子具有很强的吸附能力。
这些独特的结构特点赋予了石墨烯在聚合物改性中独特的优势和应用价值。
二、聚合物改性的技术手段1. 石墨烯增强聚合物复合材料的制备2. 石墨烯改性聚合物的界面调控石墨烯与聚合物之间的界面相互作用对于复合材料的性能起着至关重要的作用。
研究人员通过对石墨烯进行化学修饰,改善了石墨烯与聚合物的相容性,使其能够更好地与聚合物基体相互作用。
也有研究表明,通过在石墨烯表面引入功能化基团,可以提高石墨烯与聚合物的结合强度和界面附着力,从而有效地提升复合材料的性能。
3. 石墨烯的多功能应用除了作为填料材料外,石墨烯本身也具有多种功能,如光学、电磁、生物等功能。
研究人员还将石墨烯与其他功能性材料相结合,制备出了具有多种功能的石墨烯复合材料,如石墨烯纳米复合薄膜、石墨烯导电材料、石墨烯生物医用材料等。
这些多功能复合材料在光电子器件、生物医学领域等方面都具有广阔的应用前景。
四、研究现状及展望目前,石墨烯在聚合物改性领域的研究已经取得了许多重要的成果,但也面临着一些挑战。
石墨烯的制备和处理技术仍然比较复杂和昂贵,需要进一步降低成本,提高产量;石墨烯与聚合物的界面相容性和相互作用机制还不够清晰,需要进一步深入研究;石墨烯在复合材料中的应用还存在一些问题,如在工程应用中的大规模制备、稳定性和耐久性等方面需要进一步完善。
展望未来,随着石墨烯在聚合物改性中的研究逐渐深入,相信石墨烯基聚合物复合材料将会得到进一步的发展和应用。
未来的研究方向主要包括:石墨烯的大规模制备技术、石墨烯与聚合物的界面调控技术、石墨烯复合材料的性能优化等方面。
石墨烯复合材料应用研究进展

石墨烯复合材料应用研究进展一、本文概述石墨烯,一种由单层碳原子紧密排列形成的二维晶体材料,自2004年被科学家首次成功分离以来,便以其独特的物理、化学和电子性能,引发了全球范围内的研究热潮。
石墨烯具有出色的电导性、热导性、力学性能和化学稳定性,因此在诸多领域具有广阔的应用前景。
随着科技的进步,石墨烯已不再是单一使用的材料,而是逐渐与其他材料复合,形成石墨烯复合材料,以进一步拓展其应用范围和提升性能。
本文旨在对石墨烯复合材料的应用研究进展进行系统的梳理和总结。
我们将首先概述石墨烯及其复合材料的基本性质,然后分析石墨烯复合材料在能源、环境、生物医学、电子信息等领域的最新研究进展,探讨其实际应用中所面临的挑战和解决方案。
通过本文的阐述,我们期望能够为读者提供一个全面而深入的了解石墨烯复合材料应用研究的平台,为未来的科研工作和产业发展提供有益的参考。
二、石墨烯复合材料的制备方法石墨烯复合材料因其独特的物理化学性质,在能源、环境、生物医学等领域展现出广阔的应用前景。
而制备方法的选择和优化对于实现石墨烯复合材料的优良性能和应用潜力至关重要。
目前,石墨烯复合材料的制备方法主要包括溶液混合法、原位生长法、熔融共混法以及气相沉积法等。
溶液混合法是最常见且简单的制备石墨烯复合材料的方法之一。
通过将石墨烯粉末或溶液与基体材料溶液混合,再利用超声、搅拌等手段使其均匀分散,最后通过干燥、热处理等步骤得到复合材料。
这种方法操作简单,但需要注意的是石墨烯在溶液中的分散性和稳定性。
原位生长法是通过在基体材料表面或内部直接生长石墨烯纳米片的方法。
通常利用化学气相沉积(CVD)或热解等方法,在基体材料表面引入碳源,在高温条件下使其分解并生成石墨烯。
这种方法制备的石墨烯与基体材料结合紧密,但制备过程相对复杂,成本较高。
熔融共混法是将石墨烯与熔融状态的基体材料混合,通过剪切力使石墨烯均匀分散在基体材料中。
这种方法适用于高温熔融的聚合物基体材料,制备得到的石墨烯复合材料具有较好的机械性能和热稳定性。
石墨烯及其复合材料对水中重金属离子Pb2+的吸附性能研究进展

石墨烯及其复合材料对水中重金属离子Pb2+的吸附性能研究进展石墨烯由于其独特的二维结构、极高的比表面积和优异的力学性能,在环境污染治理领域表现出了巨大的应用潜力。
石墨烯的复合材料因具有石墨烯和其他功能材料的优势,被广泛应用于水处理领域。
本文将从石墨烯及其复合材料对水中重金属离子Pb2+的吸附性能进行综述与分析。
二、石墨烯及其复合材料对Pb2+的吸附性能1. 石墨烯对Pb2+的吸附性能石墨烯由于其大的比表面积、丰富的官能团、高载流子迁移率等特性,对于重金属离子的吸附具有很好的性能。
研究表明,石墨烯的吸附量和吸附速度都远远高于传统的吸附材料,如活性炭。
石墨烯对Pb2+的吸附过程主要受到静电吸附、络合和离子交换等机制的影响。
2. 石墨烯复合材料对Pb2+的吸附性能除了石墨烯本身的优异性能外,石墨烯复合材料在吸附Pb2+方面也表现出了很好的性能。
石墨烯复合材料由于其复合材料的协同效应和增强效应,能够提高对Pb2+的吸附能力和吸附速度。
例如氧化石墨烯、石墨烯纳米颗粒复合材料等,都能够有效吸附Pb2+,并且具有很高的循环使用性能和稳定性。
三、研究进展和存在问题1. 研究进展近年来,关于石墨烯及其复合材料对水中重金属离子Pb2+的吸附性能的研究取得了许多进展。
研究者通过改善石墨烯材料的结构和表面性质,设计合成了多种高效的石墨烯复合材料,提高了对Pb2+的吸附性能。
也有研究者对石墨烯复合材料的吸附机制进行了深入研究,为石墨烯复合材料的设计和性能优化提供了理论基础。
2. 存在问题尽管石墨烯及其复合材料在吸附Pb2+方面表现出了较好的性能,但其应用仍存在一些问题。
在工程应用中,石墨烯的生产成本较高,且存在一定的分散性和稳定性问题。
石墨烯的稳定性和循环使用性能也需要进一步提高。
对于石墨烯复合材料的吸附机制和影响因素的研究仍然不够深入,需要进一步加强。
石墨烯及其复合材料对水中重金属离子Pb2+的吸附性能具有很好的应用前景。
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REN e g g n P n —a g
(h au yo r t ga dP ca i n i ei , ia nvr b o eh o g , ial 108 C i ) T eF cl P i i n akgn E g er g X ’nU i s "fTcn l y X ’i704 , hn t f nn g n n ei o v a
文献标识码
A
文章编号
17 55 (02 0 0 — 9 64— 72 2 1)3— 1 0
Re e r h Pr g e s o a he e a d Gr p e s a c o r s fGr p n n a h ne—Ba e no o p sts - s d Na c m o ie
Ab ta t sr c Gr p e e—a fa n ly ro ab n ao st h l a k d i t wo — i n i n h n y o at e —wa s a h n — tmo oa e fc r o t m i ty p c e n o a t l g —dme so o e c mb lt c — sdi— i c v r d i 0 4.Du o isu u u lmo e u a tu tr o ee n2 0 et t n s a lc l sr cue,g a h n h wsm a y n v l n q e p ysc la d c e ia r p r r r p e e s o n o e ,u i u h a n h m c lpo e — i te ,s c se c l n lcrc c n u t iy, te ma o d ciiy, tem a tblt is u h a x el tee t o d ci t e i v h r lc n u t t v h r lsa i y,m e h nc lp o ete n a are i c a ia r p ris a d g s b rir p o et r p ry.Grp e eh sb e trci g mo e a d m o eatni n a d n wa a sh sb c mef rs ac o u n t eh r o f a h n a e n ata tn r n r te t n o d y a e o ee h f c so h o z no o l r i
中国印刷 与包装研 究 2 1 f第3 ( 卷 ) 0 2I 期 第4  ̄
CHI NA RI P NTI NG AND ACKAGI P NG TU S DY Vo . 4 No 3 2 1 . 10 . 0 2 6
专
论 Leabharlann M ONOGRAPH 石 墨 烯 及 石 墨 烯 基 复 合 材 料 研 究 进 展
t n,a d c e c le flain we e ito u e . Th rp ai n m eh d f g a h n — b sd n n c m p st s n l dn i o n h mia x oito r n r d c d e p e a to t o s o r p e e r a e a o o o i ,i cu i g e
n n ma e i l c e c . Th r p e e—b s d n n c mp st s e v d fo g a h n h e s wih p l me t x,a e e e - ao tra s s i n e ega h n ae a o o o ie ,d r e r m r p e e s e t t o y r ma r i i r m r g n s a n w l s f m a e a st a o d pr m ie f r m a y a p i a i n .He e n,b s d o h tu t r n e f r a c f i g a e c a s o t r l h th l o s o n p l to s i c ri a e n t e sr c u e a d p ro m n e o ga h n r p e e,t e p e a a i n m e h d f g a h n h r p to t o s o r p e e,s c s me h n c l e f la i n,e i x a r wt r u h a c a i a x o i to p t i l g o h,c e c lv p r d p s— a h mi a a o e o i
烯基复合材料的制备及应用 已成为材料界研究的重点和热点。 本文 在简要介绍石墨烯的结构和性质的基础上 ,总结
Ti 年 来 石 墨烯 及 石 墨烯 基 复 合材 料 的 研 究 概 况 ,介 绍 了 四种 石 墨 烯 制 备 方 法 ; 述 了 石 墨 烯 基 复 合材 料 的 制 备 工  ̄ 概
艺; 并着重分析了石墨烯对其复合材料力学性能、导 电性能、导热和耐热性能以及 气体 阻隔性能的影响规律 , 展望 了
石 墨烯 及 石 墨烯 基 复 合材 料 的 发 展前 景 及研 究方 向。 关键词 石 墨烯 ;聚合 物 ;纳米 复 合 材料 ; 备 ; 能 制 性
中图分类号
0 3 ; 4 62 0 6
任鹏 刚 ( 理 工 大 学 印刷 包 装 工 程学 院 ,西安 704 ) 西安 10 8
摘要
石墨烯作为一种新型二维平面纳米材料 , 其特殊的单原子层结构赋予了它许多新奇的物理性 质,如优异的力学
性能 、良好的导电和导热性能 、极佳的气体阻隔性能 等 , 各种领 域均表现 出良好的应用前景 。 目前石墨烯及石墨 在