摘要：铝基复合材料由于其质轻高强的特点,是机械工业和航空航天工程中最重要的材料之一.而石墨烯因其优异力学性能和高比表面积等特点,被作为金属基复合材料的理想增强相.然而,目前石墨烯在铝基复合材料中对裂纹扩展影响的机制尚不清晰,制约了其在铝基复合材料的设计和应用.本文采用分子动力学模拟方法研究了石墨烯的尺寸和分布对铝基复合材料中裂纹扩展的影响.研究结果表明,当石墨烯尺寸l≤3.35 nm时,在拉伸过程中产生的亚裂纹促进了裂纹扩展。值得注意的是,这种促进作用随着石墨烯与裂纹的距离增大而减弱.当石墨烯尺寸l>3.35 nm时,石墨烯阻碍了裂纹的扩展和亚裂纹位错的滑移.此外,石墨烯的分布和角度可以有效地改变裂纹扩展路径.本研究的结果有助于理解石墨烯在其铝基复合材料中的破坏失效的作用,为设计高性能石墨烯/铝基复合材料提供一定参考依据.

摘要：基于单层图案化石墨烯超材料在太赫兹波段实现了等离子诱导透明效应,利用耦合模式理论(CMT)分析了等离子诱导透明产生的机理,得到的理论结果与时域有限差分方法计算的结果高度一致。通过调节石墨烯费米能级对等离子诱导透明特性进行了动态调控,并实现了多模同步异步开关的设计,在2.16、3.01、3.84 THz三个频率处的振幅调制度分别为95.77%、83.42%、95.58%,消光比最高可达13.73 dB。对慢光效应的研究结果表明群折射率可达180。本研究为设计光电子器件提供方案和指导。

摘要：铜基复合材料具有优异的功能特性及力学性能,在电子、电工等领域具有广阔的应用前景。作为一类理想的增强相,石墨烯具有优异的综合性能以及二维结构特征。相比于其他如颗粒增强相、晶须增强相,石墨烯与Cu的性能匹配性更好,同时其在Cu基体中的分布结构具有更强的可设计性,可显著改善铜基复合材料的综合性能,因此利用新工艺实现石墨烯分布构型的调控设计成为当今铜基复合材料研究的热点。本文总结了近年来石墨烯在Cu基体中分布的构型(均匀构型、层状构型以及网络构型)及其相应的制备工艺,讨论了石墨烯构型对于铜基复合材料性能的影响,并展望了石墨烯构型设计的新思路,以及特殊构型石墨烯/Cu复合材料未来的发展趋势以及应用领域。

摘要：当今,资源和能源极度紧缺,改良传统吸附剂,开发高效、低成本、高性能的复合吸附剂成为一大研究课题。石墨烯/有机物复合吸附剂结合了无机材料石墨烯和有机材料的优势,在水处理吸附领域有着广阔的应用前景。目前有关石墨烯/有机物复合吸附剂的设计思路、合成方法及其在水处理中的应用缺少相关的综述。因此,本文对近些年在石墨烯/有机物复合吸附剂的制备及其应用等方面取得的进展进行了综述,探讨和分析了不同类型石墨烯/有机物复合吸附剂的性能以及存在的问题,对其发展方向进行了展望,为后续开展石墨烯/有机物复合吸附剂的相关研究及应用提供了参考。

摘要：润滑与冷却是当前工业领域两个重要的议题。前者与机械装置、零部件的使用可靠性和寿命直接相关,对减少摩擦产生的能耗具有重大意义,而后者对于高功率密度器件的热管理至关重要。二者的结合在航空航天、汽车机械等领域广泛存在,而纳米流体是一种很好的承载二者的工作介质。本文针对石墨烯纳米流体这一热点,综述了石墨烯纳米流体的分散理论基础与方法,对影响石墨烯纳米流体悬浮稳定性因素进行了调研,归纳总结了纳米流体的导热机理、影响因素以及石墨烯纳米流体进展,分析了纳米流体未实现大面积应用的主要原因,同时对石墨烯作为添加剂应用于润滑领域的进展进行了评述。最终提出石墨烯纳米流体协同增强换热与减磨润滑的应用设计。在航天器等应用领域中,由于对石墨烯纳米流体的力热耦合综合性能缺乏广泛研究,以及航天器稳定性和长期运行可靠性等问题,未来的研究应以航天传热工质为基础,进行纳米粒子针对性设计,通过系统开展基于空间环境动态流动换热性能与回路寿命的研究,为未来实现纳米流体的航天器应用奠定理论基础和提供技术支撑。

摘要：氮掺杂石墨烯墨水浓度低、缺陷多、易发生团聚,制约了功能器件的发展。本文利用化学氧化还原法与溶剂热法制备出氮掺杂含量为8.58 at%、电导率为257.2 S·m-1的石墨烯墨水。通过添加不同比例的表面活性剂如SLS、SDS、SDBS,所制墨水Zeta电位为-50^-90 mV,且分散稳定性良好。利用所制氮掺杂石墨烯墨水打印出线宽约为250μm的直线,线条内部氮掺杂石墨烯分布均匀、成膜性好,为功能器件的制备奠定了基础。

摘要：综述了石墨烯支撑三明治结构材料的可控合成及其在能量存储与转换中应用的研究进展。基于不同的微观结构,石墨烯支撑三明治结构的材料主要分为如下三类:石墨烯支撑的纳米粒子(0D),石墨烯支撑的纳米棒、纳米线及纳米带(1D),石墨烯支撑的纳米片(2D)。在这些复合材料中,石墨烯与相应功能材料间本征不相容的问题不仅得到有效解决,而且石墨烯可以作为电子传输的快速通道,有利于其能量存储与转换过程。本文为石墨烯或者类石墨烯材料支撑三明治结构复合材料的设计与合成提供了思路,这种具有特定结构的材料潜在广泛应用于催化、传感器、能量存储与转换等领域。

摘要：在提倡跨学科整合的时代背景下,艺术与科学的交叉整合成为必然趋势。在进行艺术创作时,跨学科开放思维成为越来越重要的一种思维方式。以石墨烯为例,这一化学材料具有独特的属性与特点,在艺术领域的运用存在多种可能性。

摘要：石墨烯因具有优良的电学特性,在半导体行业中受到广泛关注,特别因其具有超薄的结构和极高的载流子迁移率,为解决短沟道效应提供了可能,并且在高速电子领域具有应用前景.近年来,使用石墨烯作为沟道材料制备射频晶体管及射频电路是发挥石墨烯材料优势的一个重要研究方向.制造高性能的射频器件,首先要制备出高性能的石墨烯材料.在金属衬底上沉积均匀的单层石墨烯材料或者在绝缘衬底上外延生长单层、双层石墨烯材料都是获得高质量石墨烯材料的常用方法.器件结构及工艺流程的设计也是提升晶体管射频性能的重要因素,多指栅结构、T型栅结构、埋栅结构以及自对准工艺的发展能够有效改善石墨烯射频晶体管的截止频率及最大振荡频率.石墨烯晶体管独特的电学特性使得其除了可以构造与其他半导体材料电路相似的射频电路结构,还可以构造出功能完整并且结构更加简单的新型射频电路结构.

摘要：石墨烯在未来微电子学领域有极大的应用前景,但是其零带隙的特点阻碍了石墨烯在半导体领域的应用.研究发现,打开室温下可用的石墨烯带隙所需要的石墨烯纳米结构尺度在10 nm以下,这一尺度的纳米结构一方面制备比较困难,另一方面器件可承载的驱动电流较小.因此,如何实现亚10 nm石墨烯纳米结构的有效加工以及如何在有效调控带隙的基础上增大石墨烯器件可承载的驱动电流,还需要进一步的研究.本文首先研究了利用聚甲基丙烯酸甲酯/铬(PMMA/Cr)双层结构工艺,通过刻蚀时间的控制,利用电子束曝光及刻蚀工艺实现了亚10 nm石墨烯纳米结构的可控制备.同时设计并制备了单排孔石墨烯条带结构,该结构打开的带隙远大于相同特征宽度石墨烯纳米带所能打开带隙的大小.该结构在有效打开石墨烯带隙的同时,增加了石墨烯纳米结构可以承载的驱动电流,有利于石墨烯在未来微电子领域的应用.