石墨烯的功能与应用——规模制备和能源相关应用

<正>2004年曼彻斯特大学报道了首个具有明确结构的石墨烯材料1,其优异的物理化学性质引起了科学界和工业界的持续关注。经过十几年的探索,石墨烯的规模化制备和应用已取得了长足的进步,尤其是在能源存储和转化等领域展现出了广阔的应用前景。本专刊收集了国内部分科学家在相关领域的研究成果,分成两期在2022年第1期和第2期印刷出版。     

油井用相变微胶囊的制备与性能

针对深水固井作业过程中水泥水化放热较大,易致使环空地层天然气水合物分解的技术难题,本文以石蜡为芯材,碳酸钡为壁材,制备了一种油井用相变微胶囊。首先,利用FT-IR、DSC、TGA与SEM对相变微胶囊的化学组成、热性能与微观形貌进行了表征。结果表明：相变微胶囊的封装效率为67.40%,具有较高的封装效率和良好的潜热储存能力。其次,对粒径分布与润湿性能进行了测试。结果表明：微胶囊颗粒平均粒径为4.946 μm,小于水泥颗粒粒径17.201 μm,可较好的镶嵌在水泥石中,并充填于水泥水化产物之间,减小对水泥石力学性能的负面影响;微胶囊与水的静态接触角为46.8°,具有良好的亲水性能,可应用于水基的水泥浆环境中。最后,将微胶囊应用于水泥浆体系,研究了水泥浆的水化温升和水化热。结果表明：与空白水泥浆相比,加入12%相变微胶囊水泥浆的最高水化温升与水化热（48 h）分别下降了14.56%和43.23%。      

二维高分子的制备、组装及其高效电化学应用

二维高分子是通过共价键连接的在二维平面内具有周期性排列结构的分子片,因其具备质轻、柔性、可调结构和高适应性等优点近年来受到了国内外研究学者的广泛关注.可控制备二维高分子对于研究二维高分子的结构与性能关系、合成特定功能化改性的二维高分子具有重要的意义.本文以本课题组的研究工作为出发点首先围绕一种天然二维高分子材料(石墨烯)的快速制备、组装、功能性复合及其电化学应用进行总结,然后针对新型合成二维高分子材料(二维共价有机框架(2D COF),硅烯和二维共价三嗪框架(2D CTF))的制备方法、有效的分子设计和电化学应用进行总结,用于理解二维高分子的构效关系,为实现二维高分子的可控制备和高效应用提供了思路.     

掺杂PbSe/PVA量子点的光致聚合物全息特性

通过原位合成法以聚乙烯醇辅助合成了6.5nm、10nm和15nm的PbSe量子点,研究了掺杂PbSe量子点的光致聚合物的全息特性.将三种尺寸的PbSe量子点按不同浓度分别掺入光致聚合物中,制成无机-有机复合型光致聚合物膜,并对其全息性能进行研究.复合聚合物膜的UV-Vis吸收光谱表明掺入的PbSe量子点并未与聚合物中的有机组分发生化学反应.采用氩氪离子激光器输出的647nm红光研究了复合聚合物膜的透过率和全息记录光栅的布喇格偏移与衍射效率.透过率曲线表明PbSe量子点在复合聚合物膜中分散良好,膜表面均匀.由于PbSe量子点在聚合物链中起支撑作用,复合聚合物膜在全息记录过程中不易发生形变,从而增加了聚合物膜的抗缩皱能力.衍射效率曲线表明掺入PbSe量子点的复合聚合物膜的衍射效率比未掺杂的有所提高.此外,体系存在一个最优值,当掺入平均粒径为10nm且浓度为3.6×10-6 mol/L的PbSe量子点时,样品的透过率达到84%,衍射效率从67.2%提升到89.7%,缩皱率降低到0.8%,极大提高了材料的全息性能.     

Electrospun CuFe2O4 nanotubes as anodes for high-performance lithium-ion batteries

Herein,we report on the synthesis and lithium storage properties of electrospun one-dimensional(1D) CuFe_2O_4 nanomaterials.1D CuFe_2O_4nanotubes and nanorods were fabricated by a single spinneret electrospinning method followed by thermal decomposition for removal of polymers from the precursor fibers.The as-prepared CuFe_2O_4 nanotubes with wall thickness of ~50 nm presented diameters of ~150 nm and lengths up to several millimeters.It was found that phase separation between the electrospun composite materials occured during the electrospinning process,while the as-spun precursor nanofibers composed of polyacrylonitrile(PAN),polyvinylpyrrolidone(PVP) and metal salts might possess a core-shell structure(PAN as the core and PVP/metal salts composite as the shell) and then transformed to a hollow structure after calcination.Moreover,as a demonstration of the functional properties of the 1D nanostructure.CuFe_2O_4 nanotubes and nanorods were investigated as anodes for lithium ion batteries(LIBs).It was demonstrated that CuFe_2O_4 nanotubes not only delivered a high reversible capacity of ~816 mAh·g~(-1) at a current density of 200 mA·g~(-1)over 50 cycles,but also showed superior rate capability with respect to counterpart nanorods.Probably,the enhanced electrochemical performance can be attributed to its high specific surface areas as well as the unique hollow structure.     

中国科学家率先研发光学存储加解密技术

<正>不久前,南京工业大学校长黄维院士领导的科研团队在《自然通讯》杂志发表论文称,已开发出一种全新的信息加解密技术,使以"光"作为载体的信息传输更为安全。据悉,该技术为国际首创。一直以来,使用光学信号作为存储的器件只具备信息记录功能,如何在此基础上实现信息的加解密,成为光学存储     

新型BT-BMT-xBNT无铅高储能密度陶瓷研究

本文采用传统固相反应法,成功制备了新型无铅弛豫铁电陶瓷(1-x)[0.9BaTiO₃-0.1Bi(Mg_0.25Ta_0.5)O₃]-xBi_0.5Na_0.5TiO₃。结果表明,较高居里温度的Bi_0.5Na_0.5TiO₃的引入,使得材料体系中建立了更多的以Bi—O耦合为主的极性纳米区域,弥补了因Bi(Mg_0.25Ta_0.5)O₃的加入导致的宏观极化强度的减少,提高了材料的饱和极化强度,实现了较高储能密度的同时具有更好的温度稳定性。在245 kV/cm电场强度下,x=0.2样品的储能密度约为4.01 J/cm³,储能效率约为84.86%,同时该组分在20~170 ℃储能密度的变化率小于5%,储能效率的变化率小于6%,表现出优异的温度稳定性。     

提高物理实验质量的重要途径是引入微机技术

随着科技的发展和微机的推广及应用，在物理实验中引入微机技术已势在必行。本文就如何在物理实验中应用微机谈几点做法。     

光存储用有光致变色新材料—二芳杂环基乙烯化合物研究概况

二芳杂环基乙烯是近年来国际上倍受重视的一类新型光致变色特，它具有优良的热稳定性和抗疲劳性，有可能在不远的将来开发成为新一代光子存储材料。本文着介绍光致变色二芳杂环基乙烯的结构，合成及其主要性能，并对其发展动向也予以介绍。     

有机偶氮膜片实时和永久全息存储及擦除

用有机偶氮膜片实现了实时、永久全息存储以及光擦除和热擦除.对其微观机制进行了分析讨论.