采用3种改性方法对5种不同厚度和不同氧化程度的石墨烯进行活性官能团改性,改善其在液压油中的分散稳定性,通过久置试验和离心试验考察改性石墨烯的分散稳定性,采用四球机摩擦试验、氧化安定性试验等考察改性石墨烯对液压油摩擦磨损性能和抗氧化性能的影响。结果表明低氧化度的少层或多层石墨烯通过KH570和MMA、油胺、油酸3种方法改性后,添加到液压油中的分散稳定性较差;通过油胺和油酸改性的高氧化度石墨烯,在液压油中添加量(w)为0.01%时,可以获得能稳定分散1年以上的油溶性好的改性石墨烯液压油,而且抗磨减摩性能和抗极压性能均明显提高。

摩擦纳米发电机的出现为解决能源危机和环境问题提供了新的手段。通过制备不同石墨烯掺杂量的PDMS薄膜并进行试验,探讨了摩擦副材料、薄膜厚度、石墨烯掺杂量、载荷对石墨烯掺杂PDMS薄膜摩擦发电性能的影响,结果显示,石墨烯掺杂PDMS薄膜具有更高的电输出性能,最高短路电流为3.8μA,开路电压为129.2 V,相比纯PDMS薄膜分别增加了18倍和2倍,通过人工拍打实验获得305 W/m2的输出功率密度。该研究为高介电常数PDMS薄膜的制备提供了一种新手段。

测试了不同质量比的石墨烯-羧基化碳纳米管(G-CNT)水泥基复合材料在25、200、400、600℃下的质量损失、抗压强度和抗折强度。结果表明:400℃以内,添加G-CNT复合材料后水泥基复合材料的残余力学性能显著提高,对质量损失的影响较小,水泥基复合材料的耐高温性能提高;400℃时,掺入0.10%CNT和0.05%G的水泥基复合材料的抗压强度仅下降了21.43%;400~600℃时,结合XRD和SEM结果可知,水泥基复合材料的微观结构严重破坏,力学性能显著下降;G5C10组为最佳配比,25~400℃时,在最佳配比下,G、CNT复掺后可以延缓或抑制因为高温爆裂引起的微孔隙和裂缝的扩散,形成致密化结构,进而提高水泥基复合材料的耐高温性能。

研究了不同质量比的石墨烯-羧基化碳纳米管对水泥基复合材料力学性能的影响。试验结果表明:掺入石墨烯(G)、羧基化碳纳米管(CNT)后,试件的抗压、抗折强度均出现了明显的提高;相较于单掺G和CNT,复掺0.05%的G和0.10%的CNT(G5C10)时,试件的抗压、抗折强度提高效果更显著,28 d的抗压、抗折强度达62.91 MPa和8.52 MPa,相较于对比组分别提高了37.5%和25.8%。MIP和SEM结果表明,G5C10为最佳掺入比例,此时试件的有害孔大幅减少,在微孔隙裂缝等薄弱区域形成致密化结构。

总结了石墨烯及其衍生物在水性体系中的分散性,从耐久性能、力学性能和功能性方面介绍了石墨烯及其衍生物水泥基复合材料的研究现状,并对其研究方向进行了展望。

自从石墨烯被发现以来,机械解理技术已经成为制备高质量二维材料的重要方法之一,在二维材料本征物性的研究方面展现出了独特的优势.然而传统机械解理方法存在明显的不足,如制备效率低、样品尺寸小等,阻碍了二维材料领域的研究进展.近些年我们在机械解理技术方面取得了一系列的突破,独立发展了一套具有普适性的新型机械解理方法.这种新型机械解理方法的核心在于通过改变解理过程中的多个参数,增强层状材料与基底之间的范德瓦耳斯相互作用,从而提高单层样品的产率和面积.本文着重以石墨烯为例,介绍了该技术的过程和机理.相比于传统机械解理方法,石墨烯的尺寸从微米量级提高到毫米量级,面积提高了十万倍以上,产率大于95%,同时石墨烯依然保持着非常高的质量.这种新型机械解理方法具有良好的普适性,目前已经在包括MoS2, WSe2, MoTe2, Bi2212...

改善加工过程润滑条件是延缓刀具磨损的重要途径。将石墨烯作为3034水基半合成切削液的添加剂,研究石墨烯悬浮切削液的硬质合金-钢材料摩擦学性能,研究对象是由硬质合金YG8制备的金属球和由45#钢制备的圆盘形试件;采用球-盘摩擦副接触方式在摩擦磨损试验机上进行试验,测定了质量分数为0.1%~0.9%的石墨烯悬浮切削液的平均摩擦特性和摩擦系数;采用激光共聚焦显微镜对磨痕轮廓进行提取,并得出磨损定量评价指数,并用扫描电镜和拉曼光谱仪对磨痕进行磨损机理分析;进行切削实验来分析石墨烯悬浮切削液对切削性能指标的改善情况。实验分析结果表明石墨烯悬浮切削液能明显改善硬质合金-45#钢之间的润滑条件,摩擦系数和磨损率显著下降,采用不同质量分数石墨烯悬浮切削液的平均摩擦系数较原半合成切削液下降12.9%~57.3%,磨损率下降33.82%,同时切削合...

采用CETR UMT-2摩擦磨损试验机考察不同质量配比的石墨烯和聚四氟乙烯（PTFE）微粉作为润滑油添加剂时65Mn弹簧钢的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜、三维形貌仪、拉曼光谱等表征手段观察和分析磨痕形貌及化学成分,探究石墨烯和聚四氟乙烯润滑下的摩擦磨损机制。实验结果表明：相对单纯石墨烯添加剂,其与聚四氟乙烯微粉混合后具有更优异的减摩抗磨性能。当石墨烯与聚四氟乙烯微粉质量配比为6∶4时,平均摩擦因数相比于单纯石墨烯低了44.3%,磨损率降低了77.75%。在含石墨烯和聚四氟乙烯微粉的润滑油润滑下,65Mn弹簧钢磨损机制主要表现为磨粒磨损。

有减摩、抗磨和修复功能的新型纳米润滑材料,是近年来摩擦与润滑领域研究的热点,也是微纳米材料与润滑剂相结合的切入点。从石墨烯这种碳基纳米材料入手,研究其作为润滑油添加剂的摩擦学性能。在研究中,用十六烷基三甲氧基硅烷改性氧化石墨来进行实验。基础油中添加石墨烯的质量分数分别是0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%,对这5组润滑油以及基础油进行摩擦学实验发现：在不添加石墨烯时,基础油的摩擦因数要大于其他5组有石墨烯添加剂的润滑油,而石墨烯质量分数为0.2%和0.3%的润滑油的摩擦因数则一直平稳地保持在比较低的区间。由此得出结论：基础油中添加石墨烯后,润滑性能得到改善,且最佳添加浓度为0.3%左右。

石墨烯是碳六元环组成的蜂窝状晶体,在电学、力学、光学等方面有优良性能。文中采用氧化法制备多层石墨烯,得到含有多种含氧基团的氧化石墨烯。氧化过程使石墨的结构发生各种的变化,层间距增大。利用XRD衍射仪、红外光谱衍射仪、透射电... 展开更多