石墨烯纤维研究进展

石墨烯纤维是2011年才发展起来的一种以天然石墨为最初原料的新型碳质纤维,由石墨烯或者功能化石墨烯纳米片的液晶原液经湿法纺丝一维有序组装而成。石墨烯纤维具有良好的机械性能、电学性能和导热性能,可用于导电织物、散热、储能等领域。将其他物质引入石墨烯纤维中还可得到特定功能的石墨烯复合纤维,如将聚合物加入石墨烯纤维得到结构精巧、力学性能良好的石墨烯仿贝壳纤维;将磁性纳米粒子加入得到磁性的石墨烯复合纤维;加入Ag纳米线得到高导电的石墨烯复合纤维。石墨烯纤维良好的柔韧性使其在柔性器件如柔性超级电容器等领域得到应用。综述了石墨烯纤维的研究现状,对纯石墨烯纤维、石墨烯复合纤维的制备和应用进行了详细的阐述,并对石墨烯纤维的发展方向进行了展望。     

石墨烯纤维的制备与应用

石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化方式结合形成的单原子层厚度的二维纳米碳材料,具有优异的力学、电学、热学、磁学等性能,是当前研究的热点和焦点。石墨烯纤维是石墨烯纳米片层在一维受限空间的组装体,使得石墨烯在纳米尺度的优异性能遗传到宏观尺度,极大地拓展了石墨烯的应用领域。自2011年首次制备获得石墨烯纤维以来,至今为止已经开发了以湿法纺丝为代表的多种制备方法,并且石墨烯纤维已经在能量转换、能量存储、传感响应等领域取得了一系列应用。归纳整理了石墨烯纤维的制备方法和应用,同时总结了石墨烯纤维目前存在的问题以及未来发展的展望。     

基于专利和论文的我国石墨烯纤维技术研究现状

<正>石墨烯纤维是2011年才发展起来的一种以天然石墨为最初原料的新型碳质纤维,由石墨烯或者功能化石墨烯纳米片的液晶原液经湿法纺丝一维有序组装而成~([1])。由于导电性良好、柔韧性高、比表面积高等优越性能,石墨烯纤维在超级电容器、轻量级导电电缆线、响应器、锂电池、智能纺织品等领域有广泛的应用前景。目前国内学者关于石墨烯纤维在各种石墨烯纤维制备方法与性能提高~([2-6])、石墨烯纤维材料~([7])、石墨烯纤     

聚焦石墨烯宏观体的制备技术和应用前景:一维、二维、三维组装结构

独特的二维结构和优异的理化性能使得石墨烯迅速成为物理、化学以及材料等领域的研究热点。近年来,由二维结构的石墨烯组装形成的石墨烯宏观体材料,因具有本征石墨烯固有的理化性能又具有较大实际比表面积、连通的纳米通道以及良好的力学性能,使其在光学器件、电子器件以及环境治理等领域备受关注。结合当前研究热点,主要概述了石墨烯宏观体的制备及其在超级电容器、光电器件以及环境修复与治理等领域中的应用,简要地评述了石墨烯宏观体材料在制备及应用中面临的挑战,初步指出了未来石墨烯宏观体的发展趋势。     

MXene纤维的制备、性能及应用研究进展

二维过渡金属碳/氮化物(MXenes)是一种新颖的二维纳米材料,具有优异的电学、力学性能及丰富的表面官能团,在功能材料领域受到了广泛关注,常被作为基元材料构筑宏观复合材料,其中MXene纤维有望成为继石墨烯纤维后另一种结构-功能一体化纤维材料,在多功能织物、传感、能源、电磁屏蔽等领域显示出巨大的应用前景。但目前MXene复合纤维的力学和电学性能与MXene纳米材料本征性能差距较大,主要原因是组装MXene纳米片过程中产生的褶皱、无序结构、界面作用力弱等问题,往往导致MXene纤维内部的孔隙、缺陷存在及纤维外形不规则等。针对MXene纤维研究过程中存在的问题及未来研究方向,本文做了详细综述,首先介绍MXene纤维的制备方法,然后详细阐述MXene复合纤维的力学和电学性能,并讨论提升其性能的策略。同时通过一些实例,综述了MXene复合纤维的应用。最后总结了MXene纤维存在的关键科学问题和挑战,并对MXene纤维的未来发展和前景进行了展望及对未来MXene纤维的研究和应用提供一些帮助。     

石墨烯氧含量对炭纤维/石墨烯/环氧树脂复合材料力学和电磁屏蔽性能的影响（英文）

采用湿法制备预浸料成型炭纤维/石墨烯/环氧树脂复合材料,研究石墨烯片层的含氧量对炭纤维/石墨烯/环氧树脂复合材料力学性能与电磁性能的影响。结果表明,部分还原石墨烯可以同时提高复合材料的力学性能与电磁屏蔽性能,并且能保持复合材料的热性能。采用直接沉积和间接沉积对石墨烯进行界面沉积,以深入地研究还原石墨烯在复合材料界面处的增强机理。单丝断裂测试结果表明,直接沉积石墨烯使得界面剪切性能降低26.3%,而间接沉积石墨烯提升21.1%界面剪切性能,且石墨烯主要通过增韧机理进行界面增强。本研究制备的炭纤维/石墨烯/环氧树脂复合材料具有优异的综合性能和广阔的应用前景。     

石墨烯增强铜基复合材料研究进展

铜(Cu)基复合材料具有优异的力学、热学、电学及耐磨和耐腐蚀等性能,广泛应用于各种工业技术领域。石墨烯(Graphene,Gr)具有二维平面结构和优异的综合性能,是金属基复合材料理想的增强相。石墨烯增强铜基复合材料拓展了铜及其合金的应用范围,适当的制备方法可以使其在保持优异导电导热性能的同时拥有更好的力学性能。石墨烯在铜基体中的存在形式主要以还原氧化石墨烯、石墨烯纳米片或与金属氧化物/碳化物纳米颗粒连接,旨在增强两者之间的界面结合。因此,石墨烯在铜基体中的结构完整性及存在形式直接影响了其性能的优劣。本文综述了Cu/Gr复合材料的制备及模拟方法、复合材料的性能评价及力学性能与功能特性的相互影响规律。指明Cu/Gr复合材料的发展关键在于：(1)分散性与界面结合;(2)三维石墨烯结构的构建;(3)界面结合对力学性能与功能特性的影响及两者间的相互协调。     

自组装膜-石墨烯界面修饰及其在电子传递领域中的研究与应用

本研究将兼具自组装膜和石墨烯两者优点的复合材料作用于基底,讨论了具有特殊电化学性能的自组装膜-石墨烯电化学界面信号检测系统。同时,通过对自组装膜-石墨烯构建的以石墨烯为基础的FET(GFETs)结构特性的分析,发现以自组装膜功能化的石墨烯可以提供有效的方式调控其性质,减少界面的不纯散射及滞后的场效应行为。文章还探讨了自组装膜-石墨烯在染料敏化太阳能电池及p-n结领域中的研究与应用,对有机分子自组装膜-石墨烯复合材料在控制界面电子性质的应用前景进行了展望。     

石墨烯基宏观体:制备、性质及潜在应用

石墨烯基宏观体材料是由石墨烯片层组装构建而成的宏观形态的新型碳质材料,不仅保持了石墨烯片层良好的物理化学性质,同时具有可调控的微纳织构和宏观形态。笔者综述了石墨烯基宏观体的不同宏观形态和构建方法,并着重对自组装方法进行了详细介绍;讨论了石墨烯基宏观体的物化性质,并着重对其在能源储存和转化、催化、生物医学等方面的潜在应用进行了展望;最后对石墨烯基宏观体研究中的挑战以及实际应用前景进行了评述,指出不同维度组装、构建宏观体结构和相关材料是石墨烯走向实际应用的有效手段。     

自组装液晶性石墨烯功能材料的研究进展

目的分析液晶性石墨烯功能材料的研究现状及在电子器件中的应用前景。方法分别从热致液晶性石墨烯和溶致液晶性石墨烯材料的制备、表征和自组装特性等方面对目前的功能性石墨烯材料进行综述,并系统分析石墨烯的自组装性能对其在电子器件中电学性能的影响。结果石墨烯的结构对其电学性能有着重要的影响,自组装技术实现了石墨烯的高度有序性,提升了石墨烯的电学性能。结论自组装液晶性石墨烯材料能够实现高性能的电子器件的制备,有助于石墨烯在电子器件中的广泛应用。     

石墨烯的发展及应用

石墨烯有着优异的性能，在光学、电学、热学和力学等领域得到了广泛的应用。石墨烯同时也存在着一定的缺点，例如宏观聚集态的存在形式，并且难以大量制备。为了使其高比表面积、耐化学耐热性、高导电性、高模量和高强度得到充分的发挥，需对其进行充分的研究。本文将针对石墨烯的发展及应用进行分析。     

锂离子电池三维石墨烯基复合负极材料的研究进展

石墨烯具有优异的电学和力学性能以及高比表面积等特点,石墨烯基复合材料在电化学能源中的应用备受关注。构筑三维结构石墨烯基复合材料可以有效提高石墨烯材料的电化学性能。主要介绍了近年来国内外三维石墨烯基复合材料的制备方法及其在锂离子电池负极中的应用,并对其进一步的发展和应用予以展望。     

表面自组装改性石墨烯/环氧纳米复合材料的研究进展

二维石墨烯以其优异的性能广泛应用于制备聚合物纳米复合材料,而如何增强石墨烯与基体的界面相容性则至关重要。近年来,利用自组装技术在石墨烯表面负载功能化金属或非金属纳米粒子,赋予其良好的分散性和多功能特征的研究颇受关注。主要综述了近年来有关表面自组装改性石墨烯的途径及在改善环氧纳米复合材料的阻燃抑烟、摩擦磨损特性、热性能和耐腐蚀性等方面的应用进展。     

氧化石墨烯复合材料在包装领域应用的研究进展

目的整理分析目前国内外氧化石墨烯复合材料在包装材料领域的应用与进展,对未来的发展进行展望。方法归纳整理国内外文献,简单介绍氧化石墨烯的基本性能及制备,氧化石墨烯复合材料的制备,并重点整理分析氧化石墨烯复合材料在包装材料领域的应用与进展。结果氧化石墨烯具有独特的二维纳米片层结构、超大的比表面积和亲水极性界面,通过添加氧化石墨烯可明显改善复合材料的力学性能、阻隔性能、抗菌性能等。结论氧化石墨烯复合材料具有阻隔性高、力学性能好等优点,广泛应用于包装材料领域,并且在抗菌、防腐、阻燃等包装材料领域具有良好的发展前景。     

氧化石墨烯的改性及其聚合物复合材料的研究进展

石墨烯具有优良的热性能、机械性能和电性能,填充少量石墨烯即可提高复合材料的性能。从石墨烯的制备开始,介绍了石墨烯的化学改性方法,包括羧基、羟基、环氧基的改性以及非共价键功能化和聚合物功能化的研究进展;总结了聚合物/石墨烯复合材料的制备方法以及聚合物/石墨烯复合材料的应用并展望了石墨烯及其复合材料的发展方向。     

石墨烯的功能化及其水泥基复合材料的研究进展

石墨烯具有优越的力学、热学、电学等性能,目前已经成为材料科学领域的研究热点。将石墨烯掺入水泥基复合材料中预期将能够提高其强度、改善其耐久性能,并使水泥基复合材料具有优异的的导电性能和压敏性能。石墨烯与水泥基材料复合的过程中仍存在许多亟需解决的问题,包括如何抑制石墨烯的团聚,如何优化石墨烯与基体的界面性能等等。本研究在现有功能化石墨烯及其水泥基复合材料研究成果的基础上,综述了石墨烯的功能化及基于石墨烯的水泥基复合材料的性能研究,为进一步开展水泥基石墨烯复合材料的研究提供参考。     

叶酸功能化石墨烯的制备

采用一锅法和气液界面法,以纳米四氧化三铁为交联剂作为叶酸和石墨烯之间的交联剂,制备得到了具有一定功能的叶酸功能化石墨烯复合材料。采用红外光谱法、扫描电子显微镜和电化学方法对其结构和性能进行分析。结果表明,乙二醇和氧化石墨烯浓度均为1mg/mL时,获得产物具有较好的磁性分离性能;气液界面法制备的产物具有更好的晶型和优异的电化学响应信号。     

超疏水-超亲油纤维膜的构筑及其在油水分离中的应用

在水溶液中,氧化石墨烯(GO)/阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)复合膜通过一个独特的自组装过程制备,随后在室温下,硼氢化钠溶液快速还原中,产生基质负载的导电性纤维膜。利用电解原理在导电性纤维膜表面上镀上一薄层Cu微纳米颗粒。在光滑的纤维骨架表面通过复合Cu微纳米颗粒构筑具有一定粗糙度的微纳米结构,同时在Cu微纳米颗粒表面修饰上低表面能的硬脂酸,制备具有超疏水-超亲油界面特性的复合材料,接触角到达153°,以实现高效油水分离的目的。     

石墨烯在复合材料领域的应用研究

石墨烯因其优异的光学、电学、力学等特性,因而在材料、能源、生物医学等方面具有重要的应用前景,被认为是一种革命性的材料。研究者们在不同领域尝试着用不同方法制备高质量、大面积石墨烯材料,一是通过对石墨烯制备工艺的优化及改进,可以由小原子和分子自底向上组装,也可以由石墨堆叠自顶向下剥离;二是降低石墨烯制备成本,这样才会有广泛应用,且走向产业化的更多可能,与碳纳米管不同,石墨烯可以在没有高温度和金属催化剂的情况下以吨为单位进行生产,从而为不同的大规模应用生产便宜的产品。在石墨烯复合材料领域进行的应用研究可以从以下几个方面深入探讨。     

石墨烯及其复合材料专题 序

<正>石墨烯是由碳原子共轭构成的具有单原子层厚度的二维晶体,是目前已知的最薄的材料,其发现者也因此获得2010年的诺贝尔物理学奖。石墨烯独特的二维片层结构赋予其许多独特的性能,包括优异的导电性、导热性、透光性、力学性能以及巨大的比表面积,使其一经发现便成为碳家族中的明星材料,引发了全球范围的研究热潮。目前,石墨烯及其复合材料在光电器件、储能、光/电催化、传感、热电以及聚合物增强等方面展现出巨大的应用前景。据2015年