多孔石墨烯及其复合材料的研究进展

多孔石墨烯除具有石墨烯本征性质之外,因多孔结构,使其具有更大的比表面积,这些独特的性质使多孔石墨烯及其复合材料在材料科学领域受到极大关注。研究表明,多孔石墨烯及其复合材料应用于超级电容器、能量储存和转换、生物传感等研究领域,均展现出优越的性能。综述多孔石墨烯及其复合材料的性能特点、制备方法和在能源、环境、传感器、催化等领域的应用,并对其未来研究发展方向进行展望。     

石墨烯复合材料的研究进展

介绍了石墨烯/无机复合材料、石墨烯/聚合物复合材料及其他石墨烯复合材料的研究现状,对其复合机理和现阶段研究中存在的问题进行了简要论述,并对石墨烯复合材料未来的研究发展方向进行展望。     

导电聚合物电磁屏蔽材料研究现状

丰富的电磁波资源在信息行业得到广泛应用的同时,产生的电磁干扰却带来了许多危害。导电聚合物作为一种新型材料在屏蔽电磁波方面展现出了良好的应用前景,主要包括复合型和结构型导电聚合物。介绍了复合型和结构型导电聚合物的导电机理,综述了目前国内外聚合物电磁屏蔽材料(EMI)的最新研究动态,如填充型复合导电聚合物、复合型导电涂料、结构型导电聚合物、纳米电磁屏蔽材料等,其中填充型复合材料及纳米屏蔽材料都将成为研究热点,并探讨了聚合物电磁屏蔽材料的未来发展方向。     

石墨烯在导弹武器领域的应用展望

石墨烯是近几年快速发展的一种材料,在导弹武器领域具有巨大的应用前景。介绍了石墨烯材料的性能;概述了石墨烯在军事强国的发展现状;分别从耐高温激光武器、非冷却红外导引头、新型吸波隐身结构、轻质高强度自修复热防护结构、电气系统超级电源等方面展望了石墨烯材料在导弹武器领域的应用;并分析了当前限制石墨烯材料工程应用的原因。     

碳纳米管/石墨烯/碳复合材料烟幕的中远红外的干扰性能

为探索碳纳米管/石墨烯/碳复合材料在3～5μm和8～14μm中远红外波段烟幕干扰方面的应用,用液相法制备了碳纳米管/石墨烯/碳复合材料。采用扫描电子显微镜,对比分析了石墨烯、碳纳米管和复合材料的微观形貌。采用傅里叶红外光谱仪技术,对比分析了三种材料的静态红外吸收能力。基于烟箱实验,测试了石墨烯、碳纳米管和复合材料对3～5μm、8～14μm中远红外的透过率,并根据"朗伯?比尔"定律计算了烟幕的平均质量消光系数。结果表明,经过沥青碳化,以沥青碳为骨架,碳纳米管与石墨烯形成的复杂网状空间结构的烟幕干扰复合材料,抑制了碳纳米管的结团和石墨烯的堆叠现象,改善了悬浮性。针对3～5μm波段,计算得到碳纳米管、石墨烯及碳纳米管/石墨烯/碳复合材料平均红外透过率分别约为9%、10%和5%,复合材料的有效遮蔽时间相比碳纳米管、石墨烯分别增加了约13%和21%;对8～14μm红外波段的平均红外透过率分别约为3%、5%和4%,复合材料有效遮蔽时间相比碳纳米管、石墨烯增加了约28%和13%。碳纳米管/石墨烯/碳复合材料改善了单一碳材料的悬浮性能和红外光谱吸收性能,对中红外的干扰性能增强,对远红外的干扰性能有所下降,但有效干扰时间仍有所提高,其远红外干扰性能有待进一步改进。     

导电聚合物的性能和潜在宇航应用述评

在本报告中,作者希望对当前的导电聚合物的研究工作作一概述。重点是用于航空和航天领域材料的研制。从1970年初聚乙炔的发现就开始了有机导电聚合物的研究工作。自那时起,已经制备出了多种导电的与聚乙炔有着共同结构特性的聚合物,特剐是在聚合物中加入适当的添加剂。聚合物的环境不稳定性、难加工、机械性能差和成本高等问题减慢了导电聚合物的发展。但是,基于对聚合物如何导电最新的进一步的了解,和在研制新材料及对加工和性能作重大改进所使用的更为系统的方法,这些材料的实际使用已为期不远。     

含能快递--2023年第3期

<正>美国普渡大学设计了基于导电聚合物的火花间隙点火器相比于普通金属,导电聚合物因其更低的密度和更强的抗腐蚀能力,在点火系统的工业化生产中具备更好的应用潜力。美国普渡大学利用聚苯胺这一导电聚合物作为电极材料,并将其打印在绝缘基底上制得火花间隙点火器。其点火试验的结果表明,其平均发火电压约为3.14k V。在点火器上沉积Al/Bi2O3纳米铝热剂并对其实现成功点火,验证了该点火器对含能材料的点火能力。     

碳纳米管在军事上的应用前景

介绍了碳纳米管的性能,包括吸波功能材料、超级电容器、复合材料、场致发射器件、微型机构等,分析了碳纳米管在军事上潜在的若干方面的应用前景。     

石墨烯基墨水

在人们听说柔性电子器件的同时,还会想它们可以卷折吗?最新研制的石墨烯基纸电路可使其成为可能。伊利诺伊斯州西北大学研究人员已经研制出石墨烯基喷墨打印墨水。石墨烯是已知的具有高导热、高导电、柔性和化学稳定的材料。这就意味着相对薄且可弯曲的材料能在较宽范围的材料上面形     

本征型导电高分子电磁干扰屏蔽材料研究进展

综述了本征型导电高分子材料及其与常规高分子、金属复合材料在电磁干扰屏蔽领域的研究进展。相比于金属系电磁干扰屏蔽材料,本征型导电高分子材料不仅具有质轻、易合成、电导率可调、环境稳定性好等优点,而且它们的主要屏蔽特征为吸收损耗,不同于金属材料的反射损耗特征。单纯采用本征型导电高分子材料很难获得优异的电磁干扰屏蔽效能,通过将本征型导电高分子与金属材料的复合可极大提高它们的电磁干扰屏蔽效能,同时可以控制屏蔽材料的吸收/反射损耗比。     

石墨烯/陶瓷颗粒增强聚氨酯基复合材料动态压缩性能

聚氨酯良好的力学性能使其广泛应用于各种领域，通过在聚氨酯基体中引入石墨烯增强体，能够大幅度增强聚氨酯基复合材料的各项性能。为得到具有高抗冲击能力的聚氨酯基复合材料，使用原位聚合法制备氧化石墨烯增强聚氨酯，通过霍普金森杆装置对其进行不同应变率下的动态压缩试验。采用无压渗透法加入直径3.3 mm的Al2O3颗粒陶瓷作为新的增强相。对石墨烯/颗粒陶瓷增强聚氨酯基复合材料进行动态围压实验，得到试样的应力-应变曲线。应用LS-DYNA动力学仿真软件建立复合材料有限元仿真模型，结合实验数据验证仿真的可靠性。分析复合材料在动态围压下的变形过程和损伤机理，开展不同粒径试样在动态围压下的仿真分析，讨论不同粒径的颗粒陶瓷对复合材料动态压缩的力学性能影响。研究结果表明：颗粒陶瓷粒径与复合材料的抗压强度密切相关，随着陶瓷颗粒粒径减小，即陶瓷颗粒数量增多，间隙减小时，复合材料的抗压性能也相应提高。     

石墨烯增强钛基复合材料的摩擦学性能研究

采用球磨法将不同含量的石墨烯与纯钛粉末混合,通过放电等离子烧结工艺在1 200℃制备石墨烯/Ti基复合材料。使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪研究复合粉末混合前后的形貌和物相结构;用显微硬度计、摩擦磨损试验机以及三维白光轮廓仪等分析复合材料的显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明:干法球磨和放电等离子制备的复合材料组织致密,石墨烯均匀分布在钛基体中,提高基体材料的显微硬度和耐磨性;当石墨烯的质量分数为0.8%时,复合材料硬度值增加到350.3HV,相对纯钛基体提高14.7%;当石墨烯的质量分数为0.6%时,复合材料的磨损体积降低到3.3×107μm3,相对纯钛基体降低19.5%;加入石墨烯对复合材料的摩擦因数影响不明显,摩擦因数为0.474～0.488。     

自身增强的聚合物材料

在航空航天材料领域,复合材料的广泛应用加速了它们的发展,特别是增强复合材料种类多、发展快,而且在性能和加工工艺方面比普通复合材料大有改进。本文叙述的自身增强的聚合物材料就是一种高性能、质量轻的复合材料。多数材料方面的专家都认为质量轻、自身增强的聚合物所具有的挤压成型性能至少与最好的碳和芳族纤维增强的复合材料相同,这种分子复合材料之所以优于普通复合材料是因为它具有以下一些优点:首先这种材料不含碳纤维,表明其质量轻;它的比强度和比刚度高于普通复合材料;由于增强作用发生在分子级,所以改善了复合材料中纤维基体附着力低和热     

添加TiB2对石墨烯改性B4C陶瓷基复合材料抗弹性能的影响

为支撑新型轻质防弹装甲材料的研发和优化,以添加和未添加增韧相TiB₂的两种石墨烯改性碳化硼（B₄C）陶瓷复合材料为研究对象,研究其在12.7 mm口径穿甲弹侵彻下的失效机理。利用维氏硬度计、三点弯曲法和单边切口梁法获得两种陶瓷基复合材料的维氏硬度、弯曲强度和断裂韧性3个准静态力学性能参数,通过残余穿深试验研究两种复合材料在12.7 mm口径穿甲弹正侵彻下的抗侵彻能力,并采用防护系数进行定量表征。结合铝合金背板和陶瓷碎块的宏观损伤形貌,利用扫描电镜进行微观断口分析,研究陶瓷在弹头侵彻下的失效机理、增韧相TiB₂以及石墨烯的强化机制。结果表明：TiB₂的加入可以提高石墨烯改性B₄C陶瓷的各项性能,相较不含TiB₂的石墨烯改性B₄C陶瓷,含质量分数14%TiB₂改性B₄C陶瓷的维氏硬度、弯曲强度和断裂韧性分别提高了19.66%、24.06%和19.70%,在12.7 mm口径穿甲弹弹头750 m/s速度侵彻下的防护性能提高15.11%;对于石墨烯改性B₄C陶瓷,TiB₂的加入与石墨烯的促进作用使B₄C陶瓷变为多种破坏吸能模式,表现出更优异的抗破碎性,是其抗侵彻性能等提高的主要原因。     

先进钛-石墨烯金属基复合材料

XG科学公司和美国橡树岭国家实验室于2012年11月发起一项用先进粉末冶金工艺制造钛-石墨烯金属基复合材料的联合研究计划。钛由于高比强,已成为工业、民用和军用领域重要的结构材料。但是其热导问题,限制了钛及钛合金在许多领域中的应用。石     

石墨烯基材料对含能材料性能影响的研究进展

从石墨烯基材料的制备出发,系统综述了其对含能材料的热分解性能、燃烧性能、力学性能和安全性能的影响、以及掺杂石墨烯用于爆炸物检测方面的研究。石墨烯基材料在促进单质含能组分热分解和提升复合含能材料应用性能等方面表现出了较好的应用前景。对石墨烯基材料在含能材料领域中的发展方向和趋势进行了梳理,指出以下几点是今后研究的重点方向:石墨烯及其衍生物负载纳米级金属催化剂的制备及结合方式的探究;在功能化或氧化石墨烯表面接枝含能官能团,制备含能纳米石墨烯基材料;石墨烯基材料提升含能材料性能的作用机理研究。     

多频谱复合干扰剂的制备及遮蔽性能

为探索多频谱复合干扰剂最佳配方,改进生产工艺,提高其在可见光、红外、毫米波等多个波段的干扰性能,采用材料改性技术制备了碳纳米管/石墨烯/碳轻质复合材料;采用复配技术,制备了"碳纳米管/石墨烯/碳复合材料+碳纤维"多频谱复合干扰剂。以各波段的质量消光系数之和作为评价指标,不同粒径的纳米管/石墨烯/碳复合材料(A)、不同状态的碳纤维(B)、不同配比(C)、不同混制溶液(D)作为因素,通过正交试验法分析了各因素对干扰剂性能的影响。基于烟箱实验,根据"朗伯-比尔"定律,计算了烟幕的质量消光系数。结果表明:因素A和因素C的极差分别为1.48和1.43,为影响复合干扰剂综合遮蔽性能的主要因素;因素B和因素D的极差分别为0.32和0.52,为次要影响因素。其最佳制备条件为:选用粒径D50为4.2μm的碳纳米管/石墨烯/碳复合材料与通过800℃焙烧的碳纤维,按照质量比为85∶15,在乙醇溶液中混合制备。在该条件下制备的多频谱复合干扰剂,对可见光、近红外、中红外和远红外的透过率小于5%,有效遮蔽时间大于300 s;对3 mm波和8 mm波衰减值可达-14 dB和-15.65 dB,有效遮蔽时间大于30s;该条件下制备的复合干扰剂具有较好的多频谱遮蔽性能。     

电磁屏蔽导电复合材料

在介绍电磁屏蔽原理的基础上，论述了近年来电磁屏蔽用表层导电材料和导电复合材料的特性与发展，展望了其研究趋势及应用前景     

基于FSP制备GNSs/6061铝基复合材料

采用搅拌摩擦加工方法(FSP),分别将多层石墨烯(GNSs)和无电镀铜Si C颗粒/石墨烯添加进6061-T651铝合金,制备出两种铝基复合材料。通过光学显微镜、纳米压痕仪对比分析母材和两种铝基复合材料的硬度和弹性模量,利用扫描电镜(SEM)和能量色散谱(EDS)研究增强相与母材的融合情况。研究表明:多层石墨烯增强材料的硬度达到母材的121.3%,但存在增强相分布不均匀现象;无电镀铜石墨烯增强材料对母材的增强效果较明显,硬度达母材的136.1%;无电镀铜石墨烯颗粒搅拌进入铝母材后,铜镀层扩散到Si C颗粒周围,使增强相与母材牢固联接。     

PDAAB@rGO@AgNPs导电复合材料的原位制备及性能研究

为改善聚苯胺(PANI)纳米复合材料的导电性能,采用原位氧化还原法合成PDAAB@rGO@AgNPs新型光响应导电复合材料。结果表明:PDAAB@rGO@AgNPs导电效果良好,当rGO的掺杂质量为1.25 mg,电导率达到最大值,为33 S/m,紫外光照射1 h,电导率高达100 S/m;在紫外光/可见光回复下,该复合材料的电导率可以实现光控循环。