摘要：合理设计高容量的新型电极材料是进一步提高离子电池能量密度的关键.石墨烯曾被认为是离子电池负极材料最有前景的候选者之一,然而因纯的石墨烯与相应离子的相互作用较弱,导致其理论比容量都不高.基于此,本文通过第一性原理评估氮氧(N,O)锚定的单原子铜掺杂石墨烯的二维材料Cu/NO_(2)G作为锂/钠/钾离子电池负极的可行性.计算结果显示,Cu/NO_(2)G在热力学和动力学上都是稳定的,在吸附Li/Na/K前后均保持良好导电性,并且Cu/NO_(2)G储存Li/Na/K的理论比容量分别高达1639.9 mAh/g,2025.8 mAh/g,1157.6 mAh/g,在Li/Na/K嵌入的过程中,其晶格常数变化微小(<1%),这预示着其循环稳定性能佳.此外,Li,Na,K在Cu/NO_(2)G表面上的迁移势垒分别为0.339 eV,0.209 eV和0.098 eV,表明其具有优异的倍率性能.综上所述,本文结果为合理设计金属单原子掺杂石墨烯作为碱金属离子电池的新型负极材料奠定了坚实的理论基础.本文数据集可在https://***/10.57760/sciencedb.j00213.00063中访问获取.

摘要：石墨烯优异的力学和电学等性能,使其成为纳米机电谐振器的理想材料.通过分子动力学模拟方法研究了掺杂元素和掺杂浓度对单层石墨烯纳米梁振动特性的影响.研究结果表明,单层石墨烯纳米梁的振动频率随纳米梁长度的增加而减小,硼(B)掺杂、硼-硼(B-B)掺杂、铍(Be)掺杂和铍-铍(Be-Be)掺杂均会导致单层石墨烯纳米梁的振动频率降低.此外,随着硼(B)/铍(Be)掺杂浓度的增加,单层石墨烯纳米梁的振动频率逐渐降低.且随着掺杂浓度的增加,硼(B)掺杂石墨烯纳米梁的振动频率和铍(Be)掺杂石墨烯纳米梁的振动频率的差异逐渐增大.这对石墨烯纳米机械谐振器、振荡器等纳米器件的设计具有一定的理论指导意义.

摘要：石墨烯粉体从每克最高3000元~5000元降到5元以内青岛储能产业技术研究院负责人称，“天价电池”难以产业化的难题目前基本破解，石墨烯超级电池生产线已启动建设，预计明年投产，过去3年间石墨烯粉体从每克最高3000元~5000元降到5元以内。中英学者制备出石墨烯“最小通道”中国科学技术大学与诺贝尔物理学奖得主、英国曼彻斯特大学安德烈·海姆教授团队合作实验制备出最小尺寸的石墨烯通道，可以显著提升纳米尺度下水的输运效率，为设计新型纳米流体器件提供了技术基础。

摘要：石墨烯薄片具有形状薄(≤1μm)、质量轻(≤0.1mg)的特点。本文根据磁-阿基米德原理,设计了磁力悬浮装置。基于COMSOL磁场仿真软件,模拟磁力悬浮装置的磁场模型,通过对磁场中心轴线磁感应强度的分析,建立石墨烯密度与悬浮高度的关系;在恒定环境温度(23±1)℃和标准大气压下,以顺磁性液体MnCl_(2)溶液作为介质,分析石墨烯在溶液中的悬浮高度。结果表明:不同密度的石墨烯薄片均能稳定悬浮于溶液中,且根据悬浮高度差计算其密度差值为9kg/m^(3)。

摘要：为了获得高性能钠离子电池电极材料,以氧化石墨烯、尿素和氢氟酸为前驱体,通过简单的水热法合成了氟、氮共掺杂石墨烯(FN-GNS)电极材料。对得到的FN-GNS复合材料通过相应的结构以及形貌表征验证其结构。将其作为正极材料应用于钠离子电池中,电化学性能表明,氟、氮两种杂原子掺杂的石墨烯材料相对于单一杂原子掺杂的电极具有更好的放电比容量和循环稳定性。FN-GNS电极在50 mA g^(-1)电流密度下循环50圈比容量仍然稳定在112 mAh g^(-1),为提升钠离子电池碳基正极材料电化学性能提供了一种新的思路。

摘要：随着航天器、核动力船舶、核聚变发电等工业的不断发展,不仅要求材料拥有优异的性能,还要求材料在极端条件下(辐照、高温等)仍能正常工作。那么如何保证材料在长时间辐照条件下的使用寿命?设计和制备抗辐照性能优异的金属复合材料已成为国防领域和核聚变发电的热点问题,此外,金属及其复合材料在辐照条件下的结构演化、性能变化及内在机理也是设计、制备抗辐照材料的关键所在。石墨烯具有优异的抗辐照能力,将石墨烯加入金属中又将会产生什么新变化呢?本文综述了离子辐照技术在石墨烯/金属复合材料及石墨烯的裁剪、修饰改性、结构设计及产业功能化等方面的研究进展。进一步理解石墨烯/金属复合材料辐照后的变化机理,为石墨烯/金属复合材料在核工业的应用提供理论依据。

摘要：将微波改性氧化石墨烯(GO)用于麻纤维的表面修饰并考察纺织应用性能。以改进Hummers法制备GO,通过浸泡法使其吸附在麻纤维表面,随后微波脱水并还原GO,考察改性麻纤维的表面性质以及GO用量、微波功率对织物应用性能的影响。测试结果表明微波改性使GO在麻纤维表面形成更致密牢固的还原GO层,并提升了拉伸、导电、耐水洗、耐磨等应用性能。

摘要：本文综述了石墨烯增强金属基航空复合材料的研究现状,归纳了该种复合材料的制备方法,讨论了石墨烯对其性能的影响及机制。指出目前高含量、排列石墨烯增强金属基航空复合材料的研究还比较缺乏,涉及的工艺参数、组织结构、界面化学及高温物理性能等相关问题仍需进一步研究,并提出未来的研究重点应由制备方法等工艺性探讨向微观复合构型设计的思路转变。

摘要：设计高选择性、稳定和低成本的催化剂将二氧化碳电化学转化为高附加值的碳产品以缓解二氧化碳排放和能源危机仍是一个挑战。通过将单原子CoN_(4)活性位点嵌入石墨烯基体中得到了一种强健和高效的CO_(2)还原电催化剂。结果表明,这些高度分散的CoN_(4)位点具有出色的CO_(2)还原活性,在电压为−0.76 V(***),过电位为0.65 V时,CO法拉第效率达~95%。同时,该催化剂具有优异的稳定性。本工作为设计高效CO_(2)还原电催化剂奠定了基础。

摘要：为了使石墨烯电声换能器获得最优性能,主要针对石墨烯热致发声器件和静电式发声器件进行了发声机理研究,通过理论建模和分析,得到了薄膜尺寸、厚度以及应力等结构参数对两种电声换能器的频率响应特性的影响规律。通过微纳加工制造方法设计和制备了一批不同结构参数下的电声换能器,并对这些器件进行了性能测试和对比分析,结果表明:薄膜厚度对热致电声换能器发声声压影响显著,即薄膜越薄,该电声换能器的发声声压越大;薄膜半径、厚度和应力对静电式电声换能器的频带影响较大,即薄膜半径越大,厚度越薄,应力越小,该电声换能器频带越宽。以上研究为优化选取石墨烯电声换能器的类型,优化设计结构参数,提升器件发声性能奠定了基础。