碳纤维—中铜—石墨复合材料的摩擦磨损性能研究

对采用粉末冶金法制备的含不同质量分数的碳纤维－中铜－石墨复合材料，在滑动速度为１５ｍ／ｓ，载荷４．９Ｎ的条件下，分别进行了５０ｈ的不通电和通电干摩擦试验，并用扫描电镜对其磨损表面进行了观察分析。结果表明：在无电流干摩擦条件下，随碳纤维含量的增加，复合材料的摩擦系数和磨损量逐渐减小；而在电流密度为２０Ａ／ｃｍ＾２时，复合材料的摩擦系数比不通电时小，但磨损量比不通电时大３￣７倍，磨损机理也有差别。     

非等温差示扫描量热法(DSC)研究石墨对乙烯基酯树脂固化行为的影响

采用红外(IR)及非等温差示扫描量热法(DSC)研究了乙烯基酯树脂(VER)及石墨/VER复合体系的固化行为.结果表明:计算所得VER及石墨/VER复合体系的表观活化能Ea分别为46.15和79.82kJ.mol-1;反应级数n分别为0.950和0.951.复合体系中树脂的固化放热量的平均值ΔH比纯VER体系的约降低17%,一定程度上降低了树脂的固化反应程度;复合体系中树脂几乎不存在后固化现象.     

石墨改性碳布复合材料湿式摩擦磨损性能研究

采用树脂浸渍工艺制备了石墨质量分数0%～20%的5种碳布复合材料.借助扫描电镜和湿式摩擦试验机,研究了石墨含量对其表面形貌和摩擦磨损性能的影响.实验结果表明:石墨的固体润滑作用,主要造成了制动过程中动摩擦力矩的下降,而对锁止静摩擦力矩的影响却很小;石墨可以明显降低复合材料的动摩擦系数,并有助于提高动摩擦系数的稳定性;石墨的加入有效降低了碳布复合材料和对偶的磨损率,当石墨含量为15%时复合材料的磨损率最低.引入稳定系数对动摩擦系数的稳定性进行了定量分析,当石墨含量为10%时复合材料的动摩擦系数稳定性最好.     

微弧氧化一步制备石墨-PTFE共添加的自润滑膜层

在Na2SiO3-KOH基础电解液中添加不同的固体润滑微粒,利用微弧氧化技术在LY12铝合金上制备了含有固体润滑剂的微弧氧化膜层.利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了未添加、添加聚四氟乙烯(PTFE)和石墨-PTFE共添加微弧氧化膜层的组成和微结构.采用往复球-盘试验机评价了膜层的摩擦学性能.结果表明:加入到电解液中的固体润滑剂在微弧氧化过程中成功进入到膜层中,从而得到含有固体润滑剂的复合膜层.添加PTFE的微弧氧化膜层相较于未添加的膜层具有更小的摩擦系数,而石墨-PTFE共添加能够进一步降低膜层的摩擦系数.     

基于氧化石墨烯信号放大的化学发光法联合检测甲胎蛋白和癌胚抗原

提出了一种基于信号放大技术的流动注射化学发光免疫传感器, 用于联合检测人血清中甲胎蛋白(AFP)和癌胚抗原(CEA)的含量. 该传感器首先用表面接枝羧基的氧化石墨烯来吸附固定辣根过氧化物酶(HRP)标记的二抗, 制得信号放大型免疫探针. 然后用合成的磁性介孔材料Fe₃O₄/SiO₂来吸附固定AFP和CEA的单克隆抗体, 用磁铁将其吸附在两个检测池内壁. 当待检样品和信号放大型免疫探针陆续注射进入相应检测池, 发生夹心式免疫反应, 形成的免疫复合物被磁条吸附在检测池内壁. 随后加入鲁米诺和H₂O₂发光底物, 与酶标记物发生酶促增强的化学发光反应, 并通过控制设在两个管路上的开关来控制鲁米诺和H₂O₂的流通, 相继检测两个检测池中的化学发光信号, 从而实现两种待测物的同时检测.     

碳包覆对磷酸铁锂高温循环性能的影响机理

制备了碳包覆完整和不完整的2种磷酸铁锂,用以研究碳包覆对使用广泛的磷酸铁锂/石墨电池体系高温循环性能的影响机理。X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、粉末电阻率和扣式电池等测试表明2种物料的晶体结构、颗粒尺寸、克容量等性能相近,仅碳包覆完整度差异大。将2种物料组装成磷酸铁锂/石墨软包电芯并在60 ℃高温下进行1C充放电循环测试,结果表明完整的碳包覆可使其在1 250次循环后的容量保持率由80.4%提升至84.9%。在此基础上,我们成功定量极化容量和热力学容量的改善幅度,可知二者占比分别为76%和24%,这说明碳包覆的主要影响机制是为磷酸铁锂正极提供完整的导电网络,进而降低极化损失。铁溶出测试结果表明,碳包覆的直接抑制作用并不明显,其主要作用可能是通过降低电芯中的水含量从而间接抑制铁溶出,并减少部分热力学容量损失。     

Confined State and Electronic Transport in an Artificial Graphene-Based Tunnel Junction

Artificial graphene structures embedded in semiconductors could open novel routes for studies of electron interactions in low-dimensional systems. We propose a way to manipulate the transport properties of massless Dirac fermions in an artificial graphene-based tunnel junction. Velocity-modulation control of electron wave propagation in the different regions can be regarded as velocity barriers. Transmission probability of electron is
affected profoundly by this velocity barrier. We find that there is no confinement for Dirac electron as the velocity ratioξ is less than 1, but when the velocity ratio is larger than 1 the confined state appears in the continuum band. These localized Dirac electrons may lead to the decreasing of transmission probability.     

石墨烯的制备

以球形石墨为原料, HClO₄为插层剂,KClO₃为氧化剂,采用高温(1 050 ℃)氧化还原法制备了石墨烯（GN）,其结构和性能经FT-IR, XRD, SEM, TEM, BET和RS等表征。研究了KClO₃的加入量对GN结构和性能的影响,结果表明:当KClO₃的加入量为0.08 g·mL^-1时,所制备的GN的比表面积为558 m²·g^-1,平均孔径为3.012 nm,电阻率为0.02 Ω·cm。     

石墨嵌锂的结构转变和弹性性质计算研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法,计算了锂离子电池石墨负极在嵌Li过程中形成石墨嵌层化合物Li_xC_6(0≤x≤1)的形成能、嵌锂平台、晶体结构、电子结构和弹性性质的变化规律.结果表明,随着嵌Li量x增加,Li_xC_6的体系总量能逐渐降低,形成能逐渐增大,嵌Li反应逐渐变得困难;计算得到石墨的嵌Li电位逐渐降低,这与实验测得的充放电曲线具有良好的一致性.石墨嵌Li导致碳层发生滑移,晶胞体积逐渐增大,当x为1时晶胞体积增大约12.75%.随着x增加,Li_xC_6的费米能态密度几乎呈现增大趋势,有利于增强电子导电性.随着x增加,平行于碳平面的杨氏模量Ea和Eb都呈现小幅下降趋势,而垂直于碳平面的杨氏模量Ec呈现大幅度增加趋势,导致石墨刚性逐渐增大,结构稳定性变差.     

PCD刀具切削各向同性热解石墨时石墨转移膜的形成机理

为研究石墨转移膜在刀具表面形成的可能性和演变规律及形成机理,采用聚晶金刚石(PCD)刀具进行了各向同性热解石墨切削试验.对刀具磨损区域形貌、表面加工质量和切削力进行了分析.根据试验结果分析表明:切削过程中PCD刀具后刀面上形成了一层石墨转移膜.石墨转移膜的形成机理以物理吸附作用和摩擦挤压为主.石墨晶体结构特性、石墨晶体缺陷和环境氛围是影响石墨转移膜形成的三个主要因素.刀具磨损、表面加工质量和切削力的变化情况与石墨转移膜的动态变化过程具有较高的一致性,石墨转移膜的形成可以有效地降低刀具磨损速度,提高表面加工质量,降低切削力.