飞机结构铝合金PPy/rGO复合镀层及其防腐蚀性能

为研究氧化石墨烯（GO）与聚吡咯（PPy）复合镀层的防腐性能,采用恒电位法在铝合金片上电化学聚合吡咯单体,形成PPy镀层,再在PPy镀层表面电镀GO形成聚吡咯/还原氧化石墨烯（PPy/rGO）复合镀层。采用SEM、Raman以及FTIR对镀层的微观形貌与结构成分进行表征,采用接触角测量仪测试镀层的疏水性能,通过极化曲线、电化学阻抗谱（EIS）分析镀层的防腐蚀性能。结果表明：PPy/rGO复合镀层表面的rGO镀层覆盖PPy镀层表面的针孔、凹槽等缺陷,使复合镀层表面光滑、平整,屏蔽性能增强;疏水性能也得到提高。PPy/rGO复合镀层腐蚀电流密度比PPy镀层、铝合金小,表明其腐蚀速率低。PPy/rGO复合镀层比PPy镀层与铝合金拥有更大的阻抗弧,说明PPy/rGO复合镀层对溶液中电解质离子有更强的阻碍作用。铝合金和PPy镀层出现不同程度的腐蚀现象,而PPy/rGO复合镀层并未发生明显的腐蚀现象,说明PPy/rGO复合镀层防腐蚀性能更好。     

基于阳离子型聚丙烯酰胺高聚物溶液的电化学沉积试验研究

以阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)高聚物为唯一添加剂,采用直流电源在超低电压下开展锌镀层电化学沉积试验,重点研究了CPAM离子度对锌镀层表面形貌、成分和电流密度的影响,考察了主盐Zn2+和CPAM的质量浓度对镀层微观形貌、晶粒平均直径的影响规律。结果表明:离子度20%的CPAM-ZnSO4高聚物溶液在0.3 V超低电压下获得的沉积层致密、晶粒尺寸均匀、表面平整光亮且电流密度达0.47 A/dm2;随着Zn2+和CPAM的质量浓度增加,镀层中锌含量增多,沉积层表面形貌由圆形颗粒变为片状晶体且表面晶粒细化;当Zn2+质量浓度40 g/L、CPAM质量浓度20 g/L、电压0.3 V时,电沉积5 min时,可制备出表面光亮、晶粒平均直径87 nm的镀锌层。     

氧化石墨烯掺杂对机械镀锌层腐蚀性能的影响

为了增强传统机械镀锌层的耐腐蚀性能,采用机械镀方法,在Q235基体表面制备了Zn-GO纳米薄片复合镀层。利用拉曼光谱、场发射扫描电镜和X射线衍射等表征了复合镀层的表面、截面形貌;采用极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)分析了复合镀层浸泡在3.5%NaCl溶液中的电化学行为,并通过中性盐雾加速腐蚀试验测试复合镀层的耐腐蚀性能。结果表明:GO薄片以吸附、镶嵌、夹杂3种方式与锌颗粒共沉积。与未添加GO的镀层相比,GO细化锌粉团使复合镀层更加紧密,同时GO起到电连接作用,可使复合镀层发生钝化现象,自腐蚀电位从-1.189 V正移到-1.130 V,腐蚀电流密度从749μA/cm~2降低到398μA/cm~2;GO具有很好的化学惰性和屏障效应,线性极化电阻增大了5倍;耐盐雾腐蚀试验出现白锈和红锈时间比纯锌镀层分别延长了12 h和140 h。因此,一定含量的GO掺杂能提高锌基镀层的耐腐蚀性能。     

氧化石墨烯含量对电沉积镍-氧化石墨烯复合镀层结构及性能影响

为改善纯电镀Ni层性能,通过向镀液中添加不同含量的氧化石墨烯(GO),利用电沉积技术在Q235 钢表面制备了Ni-GO复合镀层.通过激光共聚焦扫描显微镜(LCSM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜/能谱仪(SEM/EDS)对复合镀层的形貌、物相结构及成分进行了表征,并借助维氏显微硬度计、多功能材料表面性能试验仪及电化学工作站分析了复合镀层的硬度、耐磨性及耐蚀性.结果表明:当镀液中GO含量为200 mg/L时,Ni-GO 复合镀层表面平整致密,GO在镀层中分散效果良好.相对于基体和纯Ni镀层,最佳GO含量制备的Ni-GO复合镀层显微硬度为420.1 HV0.1,摩擦系数(0.52)较低,具有良好的抗摩擦磨损性能.Ni-GO复合镀层在3.5％NaCl溶液中具有较小的自腐蚀电流密度(9.339×10-6 A/cm2),表现出良好的耐蚀性.     

石墨烯/铜复合材料的制备与摩擦性能测试

以化学镀结合粉末冶金法制备石墨烯/铜基复合材料(Cu@r GO/Cu)。为了改善石墨烯(r GO)在铜基体中的分散性以及两者之间的可润湿程度,首先采用化学镀工艺制备镀铜石墨烯(Cu@r GO),并通过SEM和XRD对镀层形貌和物相组成进行检测分析。为了检验Cu@r GO/Cu复合材料的摩擦性能,对Cu@r GO/Cu复合材料摩擦性质进行测试。结果表明:Cu@r GO表面均匀镀覆一层铜并附着粒径约为50 nm的纳米铜颗粒,rGO的褶皱结构以及化学镀的预处理过程有利于纳米铜颗粒长大。呈网状结构的镀铜rGO可以很好的释放掉因摩擦而产生的应力集中,形成C—Cu力转移体系,保护摩擦表面;同时散落在r GO表面的纳米铜颗粒,在摩擦过程中类似于许多"滚动轴承",有效地改善复合材料的摩擦性能。     

低共熔溶剂中电化学剥离制备GO及脉冲电沉积Ni-GO复合镀层性能研究

目的在低共熔溶剂中实现电化学剥离制备氧化石墨烯(GO)及电沉积制备Ni-GO复合镀层,提高Ni镀层的耐腐蚀和摩擦磨损性能。方法以石墨棒为阴极,铂片为阳极,低共熔溶剂为电解液,采用直流电源电化学剥离石墨制备氧化石墨烯纳米片(GO),然后在此电解液中,采用脉冲电沉积的方式制备Ni-GO复合镀层。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子电镜(TEM)、紫外分光光度计(UV)、红外光谱仪(IR)、拉曼光谱仪(Raman)、X射线衍射仪(XRD),表征GO的结构和组成。采用扫描电子显微镜(SEM)观察镀层的表面形貌,采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)分析镀层的结构特征。采用电化学工作站、纳米压痕仪和摩擦磨损实验机分析镀层的耐腐蚀性能、机械性能和摩擦磨损性能。结果采用电化学剥离法在低共熔溶剂中成功制备了GO,GO呈现大的片层状结构,表面存在褶皱,边缘弯曲,上下表面层含有大量羟基和环氧基。性能检测表明,Ni-GO复合镀层的腐蚀电流密度由纯Ni镀层的6.10×10^-5 A/cm^2降低为5.78×10^-7 A/cm^2,硬度由纯Ni镀层的(8.95±0.43)GPa提高到(13.75±0.75)GPa,弹性模量由纯Ni镀层的(184.55±8.12)GPa提高到(201.38±11.20)GPa,摩擦系数由纯Ni镀层的0.72降低为0.56,磨损率比纯Ni镀层降低了35.16%。结论在低共熔溶剂中实现了电化学剥离石墨制备GO,并用于Ni-GO金属基复合镀层一步制备的电化学途径,为均匀分散的氧化石墨烯的制备和金属基复合镀层的制备提供了新的方法。以此为电解液制备的Ni-GO复合镀层相比于纯Ni镀层,其晶粒细化,耐腐蚀性能增强,机械性能提高,摩擦系数减小,耐磨性能增强。     

电沉积制备氧化石墨烯-羟基磷灰石复合涂层

采用电沉积方法在钛表面制备氧化石墨烯-羟基磷灰石(Graphene oxide/Hydroxyapatite,GO/HA)复合涂层,通过调整GO的浓度,研究GO对所得涂层晶体结构及生物学性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)仪、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱分析所得涂层的表面形貌和物相构成,用SEM观察涂层表面MG63成骨样细胞生长情况。结果表明,电沉积法可在钛表面制备GO/HA复合涂层,且随GO浓度增加,HA结晶度增加。此外,复合涂层较单纯HA涂层更能促进成骨样细胞早期粘附。     

PAN/PANI/rGO/Au复合纤维的制备及其催化、原位SERS监测性能

本研究首先利用静电纺丝技术构建了还原氧化石墨烯(rGO)增强的聚丙烯腈/聚苯胺复合纤维(PAN/PANI/rGO),然后采用原位还原的方法在其表面生长金纳米颗粒得到了PAN/PANI/rGO/Au复合纤维,通过SEM,FTIR,XRD,XPS,Raman和UV-Vis光谱等手段对复合纤维进行了结构和形貌表征,最后以NaBH4还原四硝基苯酚(4-NP)为模型,研究了复合纤维的催化性能和原位SERS检测该催化还原反应的过程,并将其与同种方法制备的PAN/PANI/GO/Au和PAN/PANI/Au复合纤维进行比较。结果表明,rGO增强的PAN/PANI/rGO/Au复合纤维具有优于PAN/PANI/GO/Au和PAN/PANI/Au复合纤维的催化活性、原位增强SERS检测的能力和循环性能。     

电泳-电沉积镍基纳米复合镀层Ni-Al2O3的耐蚀性能

采用电泳-直流电沉积和电泳-脉冲电沉积工艺制备了具有较高Al2O3含量的Ni-Al2O3纳米复合镀层,分析了纳米粒子对复合镀层表面形貌及微观组织的影响,并以静态浸泡试验法研究了镀层在质量分数为l0％的HCl溶液和l0％的H2SO4溶液中的耐蚀性能.结果表明,相比于纯金属镀层,电泳-电沉积纳米复合镀层的晶粒细小、组织致密...     

Ni-W-GO-Al_2O_3复合镀层的制备及其耐磨耐蚀性能

首先采用纳米Al_2O_3颗粒对氧化石墨烯(GO)进行表面改性,然后利用脉冲电沉积技术在碳钢表面制备了Ni-W-GO-Al_2O_3复合镀层,采用扫描电镜、摩擦磨损试验机和电化学工作站等研究了复合镀层的形貌、组织结构及耐磨耐蚀性能。结果表明:Al_2O_3的加入抑制了GO团聚,有助于镀层组织均匀化;与单纯的Ni-W-GO镀层相比,Ni-W-GO-0.3Al_2O_3镀层表面平整、致密无裂纹,耐磨耐蚀性能最好;Al_2O_3添加量过低,起不到抑制GO团聚的效果;添加量过高,Al_2O_3发生自发团聚,形成大量裂纹,既降低镀层的耐蚀性,同时也降低耐磨性。     

间苯二胺-氧化石墨烯/有机涂层的制备及防腐性能研究

针对有机涂层中氧化石墨烯(GO)分散性差、与树脂相容性不好的问题,本工作选择间苯二胺作为"桥接物质",利用其分子上的两个胺基与GO和环氧树脂的环氧基团分别键合,从而改善GO与环氧树脂间的相容性。同时,利用间苯二胺的空间位阻效应有效改善了GO的团聚问题,提高在环氧树脂中的分散性。采用化学接枝法得到间苯二胺表面改性的GO(M-GO),并制备了M-GO与环氧树脂E-44复合涂料(EP/M-GO)。结果表明,间苯二胺的胺基能够成功与GO表面的环氧基团键合,且在透射电镜下可以观察到M-GO呈现出少量片层的状态,团聚现象明显改善。另一方面,涂层截面形貌表明M-GO与基料树脂之间结合良好。复合涂料在12 d的盐雾实验后仍然能够为金属基底提供保护,且浸泡1000 h后的阻抗模值(|Z|0.01 Hz)仍可达109数量级,防腐性能明显提高。     

镁合金表面SA/GO耐蚀/耐磨一体化复合涂层EI北大核心CSCD

氧化石墨烯(GO)作为一种典型的二维层状材料在表面防护领域具有较大的应用潜力,然而其团聚现象和表面大量纳米孔隙的存在往往会削弱其对基体的保护作用。将硬脂酸(SA)接枝到GO片层并采用自组装的方法,在AZ31B镁合金表面制备SA-GO复合涂层。采用SEM、XRD和FT-IR表征涂层的表面形貌、结构以及官能团;采用接触角测试仪、电化学工作站和摩擦磨损试验机分别表征涂层的润湿性、耐蚀性以及耐磨性。电化学测试结果表明,该复合涂层的引入使得腐蚀电流密度降低了约三个数量级,显著提高了镁合金基体的耐蚀性,这与涂层孔隙率的降低以及疏水性的增加有关。摩擦测试结果表明:与镁合金基体相比,SA-GO涂层的磨损率降低了99.3%,摩擦因数降低了83.1%,这与SA的自润滑性能以及GO层间距增加导致GO片层更易滑移有关。研究成果为实现金属表面防腐/耐磨一体化防护研究提供了实验依据和理论基础。     

钛合金表面GO/HA/MAO复合膜层的制备及其性能

为了改善钛合金种植体在体液中的腐蚀及摩擦腐蚀行为,延长其在人体环境中的服役时间,在微弧氧化 (MAO)膜层上采用溶胶凝胶(Sol-gel)法于羟基磷灰石(HA)和氧化石墨烯(GO)的混合溶胶中浸渍提拉成膜,从而在 Ti6Al4V 合金表面成功地制备了 GO/ HA/ MAO 复合膜层。 结果表明,MAO 膜层表面的微孔及微球被 GO/ HA 薄膜有效的覆盖且较为致密;膜层的物相组成主要为金红石相及锐钛矿相的 TiO₂、HA、SiO₂ 和GO;根据电化学腐蚀和摩擦腐蚀结果分析知,GO/ HA/ MAO 复合膜层在模拟体液(SBF)中的耐蚀性及耐摩擦腐蚀性相比于 MAO 膜层和 Ti6Al4V 基体均得到了显著提高。     

Synthesis and Characterization of Reduced Graphene Oxide- Polyaniline Composite for Supercapacitor Applications

Graphene oxide (GO) is synthesized from commercially available graphite powder. The prepared GO is converted to reduced graphene oxide (rGO) by chemical reduction using sodium borohydride and sodium hydroxide. The rGO is characterized via X-ray diffraction, Raman spectroscopy and scanning electron microscopy. Conducting polymer–polyaniline, was prepared by oxidative polymerization in an electrolyte- hydrochloric acid and using ammonium persulphate as oxidant. The structure and doping of polyaniline were studied by Fourier-transform infrared spectroscopy and ultra-violet visible spectroscopy. To enhance the conductivity of the rGO, the conducting polymer mixed with rGO and rGO/Conducting polymer composites were prepared. The composite was characterized by cyclic voltammetry, AC impedance spectroscopy. A symmetrical supercapacitor (SC) has been fabricated based on rGO/PANI composites. The prepared composites were shown specific capacitance of 72 F g^–1 at 2 mV s^–1.     

石墨烯颗粒对Ni-Co-石墨烯复合镀层的表面性能影响

为了得到性能更加优异全面的复合镀层,使用复合电沉积技术制备不同石墨烯颗粒大小的Ni-Co-石墨烯复合镀层,并制备了Ni-Co合金镀层。测试镀层的表面形貌,相结构,显微硬度,耐磨性和耐蚀性能。结果显示,石墨烯在电沉积中很好的嵌入到了镀层基质中,而且石墨烯的存在并没有改变镀层基质的晶体结构;石墨烯的填加增加了复合镀层的显微硬度,最高可达805HV;降低了复合镀层的摩擦系数,在一定程度上减少了粘着磨损的面积;复合镀层的自腐蚀电流密度可以降低到1.0905×10-5A/cm2,低于Ni-Co合金镀层的自腐蚀电流密度。说明了石墨烯的添加增强了复合镀层的硬度,耐磨性和耐蚀性。     

PAN/PANI/rGO/Au复合纤维的制备及其催化、原位SERS监测性能研究

负载型贵金属纳米催化剂是提高贵金属催化剂利用率,降低经济成本的一种有效途径,也是一种新型的有潜力的表面增强拉曼光谱(SERS)的基底材料。本文首先利用静电纺丝技术构建了还原的氧化石墨烯(rGO)增强的聚丙烯腈/聚苯胺复合纤维(PAN/PANI/rGO),然后采用原位还原的方法在其表面生长金纳米颗粒得到了PAN/PANI/rGO/Au复合纤维,通过SEM, FTIR, XRD, XPS, Raman和UV-Vis光谱等手段对复合纤维进行了结构和形貌表征,最后以NaBH₄还原四硝基苯酚(4-NP)为模型,研究了复合纤维的催化性能和原位SERS检测该催化还原反应的过程,并将其与同种方法制备的PAN/PANI/GO/Au和PAN/PANI/Au复合纤维进行比较。结果表明,rGO增强的PAN/PANI/rGO/Au复合纤维具有优于PAN/PANI/GO/Au和PAN/PANI/Au复合纤维的催化活性、原位增强拉曼检测的能力和循环性能。     

Ni-氧化石墨烯纳米复合镀层的力学及抗腐蚀性能研究

目的 探究镀液中氧化石墨烯(GO)含量对于Ni-GO复合镀层的组织结构、力学性能、耐腐蚀性能的影响,并以此来确定GO的添加量。方法 采用电沉积技术制备Ni-GO复合镀层,并采用正交试验的方法找到Ni-GO复合镀层的优化制备工艺。通过SEM、EDS、XRD、XPS、拉曼等技术对GO和制备的Ni-GO复合镀层的形貌、组织结构进行表征分析,采用硬度仪、摩擦磨损试验仪、电化学工作站等对Ni-GO复合镀层的力学性能及耐蚀性进行分析。结果 采用正交试验的方法得到了Ni-GO复合镀层优化制备工艺条件,GO质量浓度为1.0 g/L,阴极电流密度为5 A/dm²,镀液温度为60 ℃,电镀时间为50 min。基于优化工艺条件下镀层的硬度为596.5HV,沉积速率为6.583 g/(dm².h)。其中镀液中氧化石墨烯浓度对Ni-GO复合镀层性能影响最大。结论 研究发现,Ni-GO复合镀层底部是Ni含量比较多的菜花头结构,在菜花头上面主要是石墨烯与Ni晶粒镶嵌在一起的尺寸不一的珊瑚状结构。当镀液中GO质量浓度为1.0 g/L时,制备出的Ni-1.0GO复合镀层中石墨烯含量最高,珊瑚状结构连接缝隙变小,组织致密性最好,孔隙缺陷最少。与Ni镀层相比,Ni-1.0GO复合镀层的硬度提高了37.7%,磨损质量损失减少了73.5%,耐蚀速率降低了44.8%。     

钛合金表面GO/纳米ZnO复合涂层的制备及性能

为了有效解决生物医用钛合金长期植入人体后,易发生细菌感染和面临有害金属离子释放的问题,采用水热反应和涂覆方法,分别在聚多巴胺(PDA)预处理的Ti6Al4V合金表面制备了氧化石墨烯涂层(GP/T)和氧化石墨烯/纳米氧化锌复合涂层(GZP/T)。系统分析了两种涂层的物相结构、微观形貌、及其在林格氏液中的腐蚀性能和在大肠杆菌环境中的抗菌性能。研究结果表明：聚多巴胺发挥“双面胶”桥接作用,有效增强了涂层与基底间的化学键合；GP/T涂层抗菌率随着GO浓度增大而增大；GZP/T纳米复合涂层相较Ti6Al4V基材具有优异的耐蚀性,该复合涂层中ZnO起主要抗菌作用。