Modification of Graphene Platelets and their Tribological Properties as a Lubricant Additive

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Modification of Graphene Platelets and their Tribological Properties as a Lubricant Additive

ORIGINAL PAPER

Modi?cation of Graphene Platelets and their Tribological Properties as a Lubricant Additive

after modi?cation by infrared spectroscopy and ultraviolet–visible spectrophotometer revealed that the modi?cation led to an improvement in the dispersion of graphene platelets in base oil.The tribological behavior of the lubricating oil containing modi?ed graphene platelets (MGP)was further investigated using a four-ball machine.The results indicated that the oil containing only 0.075wt%of MGP clearly improved the wear resistance and load-carrying capacity of the machine.Scanning electron microscopy and energy dispersive performed to analyze the wear scar surfaces after friction con?rmed that the outstanding lubrication performance of MGP could be attributed to their small size and extremely thin lami-nated structure,which allow the MGP to easily enter the contact area,thereby preventing the rough surfaces from coming into direct contact.

Keywords Graphene platelets áSurface modi?cation áSEM áTEM áAdditive-deposited ?lms

1Introduction

Graphene platelets have been the focus of interest in both theoretical research and in studies on practical applications due to their unique structure and remarkable properties [1–5].Recent studies have shown that graphene platelets have

properties when they materials and distributed matrix [6–8].Graphene has also been used to fabricate a number of simple electronic devices,such as ?eld-effect transistors [9,10]and resonators [11],due to its fundamental electronic properties and semi-metallic nature.Moreover,graphene platelets are promising candidates as components in applications such as organic photovoltaic cells [12],energy-storage materials [13],‘‘paper-like’’materials [14,15],and liquid crystal devices [16].However,very few studies on the tribological applica-tions of graphene platelets have been reported.Peterson et al.[17]pointed out that effective solid lubricants gen-erally have a number of basic properties,such as thermal stability,low shear strength,surface adherence,and char-acteristics of lamellar structure.A number of researchers have reported that graphite [18]and some graphite deriv-atives [19,20]as well as other lubricant materials [21,22]together have the above desirable properties.Graphene platelets are the building block of the common macro-scopic solid lubricant graphite,and they also are charac-terized by possessing the above-mentioned advantages [23].Huang et al.[24]investigated the tribological prop-erties of graphite nanosheets as an oil additive.They found that the load-carrying capacity and antiwear ability of the lubricating oil were improved when graphite nanosheets were added to the paraf?n oil at the optimal concentration.Filleter et al.[25]explored friction and dissipation in epitaxial graphene ?lms,revealing that bilayer graphene as a lubricant outperforms even graphite due to reduced adhesion.Wang [26]suggested the thin ?lms of solid lubricant materials would be an outstanding solid lubricant at temperatures ranging from -270to more than 1,000°C.Based on these results,it can be inferred that graphene platelets would be an effective solid lubricant.

J.Lin áL.Wang áG.Chen (&)

Institute of Polymer and Nanomaterials,Huaqiao University,Quanzhou 362021,China e-mail:hdcgh@https://www.360docs.net/doc/de4461114.html,

Tribol Lett (2011)41:209–215DOI 10.1007/s11249-010-9702-5

Graphene platelets that are derived from graphite gen-erally bear hydroxyl and carboxyl functional groups on their sheet edges[2],which make graphene platelets strongly hydrophilic and easy to coagulate in oil.Hence,when graphene platelets are added to the base oil as a lubricant additive,it is necessary to ensure uniform dispersion without any agglomeration of graphene platelets in the base oil.Two main approaches are currently used to solve the suspension problem.One is that the graphene platelets and effective dispersant are mixed with the base oil.It has been proven that the dispersant can enwrap one nanoparticle to repel another and thereby form a uniform suspension[24, 27].Nevertheless,due to this action,excessive or too little dispersant may greatly affect the effectiveness of the sus-pension[27].The second approach is to modify the graphene platelets with a proper modi?er.It has been demonstrated[28–30]that modifying nanoparticles with the appropriate modi?er is an effective way to prevent the coagulation of nanoparticles in suspension.Chen et al.[31] reported that multi-walled carbon nanotubes(MWNTs) modi?ed with stearic acid under the in?uence of gravity could be suspended homogeneously in base lubricant for over6months at room temperature,whereas the non-modi?ed MWNTs were entirely coagulated at the bottom after2months.Structurally,MWNTs consist of multi-graphene cylinders with end seamless caps.

Here,we report on our use of the second approach to improve the stability of graphene platelets in oil.However,in our approach,the selection of an appropriate modi?er is the key.We therefore tested a large number of surface modi?ers, such as sodium dodecyl benzene sulfonate,stearic acid, dodecyl trimethyl ammonium chloride,oleic acid,sorbitan monooleate,as well as polysorbate and others,which involved a considerable research effort.Our results demon-strated that stearic and oleic acids are the most suitable modi?ers for graphene platelets.We then modi?ed the graphene platelets with a certain proportion of stearic and oleic acids and subsequently added the modi?ed graphene platelets(MGP)into the oil to enhance tribological properties of lubricating oil.The surface features of the graphene platelets before and after modi?cation were examined by Fourier transformed infrared spectroscopy(FTIR)and ultra-violet–visible spectrophotometry(UV–VIS).Scanning elec-tron microscopy(SEM)and energy dispersive spectrometry (EDS)were used to analyze wear scar surfaces after friction. 2Experimental

2.1Materials

The graphene platelets and natural?ake graphite(particle size:25l m)were provided by the Fujian Kaili Specialty Graphite Co.(China).Base oil SN350was supplied by the Shishi Zerun Lubricating Oil Co.(China).Stearic acid was purchased from Shanghai Reagent General Plant(Shang-hai,China).Oleic acid,cyclohexane,petroleum ether, ethanol,and acetone,all analytical reagent grade,were purchased from the Shantou Xilong Chemical Co.(Shan-tou,China).

2.2Chemical Modi?cation of Graphene Platelets

and Natural Flake Graphite

Stearic and oleic acids(mass ratio3:5)were mixed by sonication in40ml cyclohexane for30min.Dried graph-ene platelets were added to the above solution and the suspension sonicated for30min at ambient temperature. The suspension of graphene platelets was then stirred and re?uxed at80°C for5h,then cooled to ambient tempera-ture.To remove the residual stearic and oleic acids,the resulting graphene platelets were?ltered and washed with acetone.The?nal step was to dry the products under vacuum at100°C.For comparison,natural?ake graphite was also modi?ed using the above process.

2.3Stability Test of Modi?ed Graphene Platelets

The350SN base oil was used as base lubricant in this test. The MGP were dispersed in350SN base oil by sonication followed by stirring with a magnet for1h at80°C(rotate speed R=600r/min).To evaluate the stabilization of the MGP in base oil,following the dispersion of the MGP as described above,the MGP lubricant was diluted50times with pure base oil and precipitated by centrifugation at 1,000rpm.The supernatant?uid was then decanted at 30-min intervals to evaluate absorbance using a UV–VIS spectrophotometer.Based on the Lambert–Beer law, absorbance is proportional to concentration.The concen-tration of graphene platelets in the supernatant?uid is an indicator of the suspension property,with higher concen-trations associated with better suspension properties. Therefore,the dispersion stability of MGP in base oil was evaluated by assessing the absorbance.For comparison, pristine graphene platelets were obtained by the same process.

2.4Tribological Properties of MGP as an Oil Additive The maximum nonseized load(P B),friction coef?cient and the wear rate of the lubricating oil with MGP were tested on a MS-10A four-ball machine(Xiamen Tenkey Auto-mation Co.,China)and compared to those of the base oil and the oil with modi?ed natural?ake graphite(MNFG). The P B of the lubricating oil was determined according to the ASTM D2783standard method.The machine was

conducted at a drive shaft speed of 1,450rpm and in the temperature range 18–35°C.The friction and wear tests were carried out according to the ASTM D4172-82stan-dard method and conducted at a rotating speed of 1,200rpm and under a constant load of 147N for a test duration of 60min;a temperature of 75±2°C was maintained throughout the whole test process.The 12.7-mm diameter test balls used in this study were made of GCr15A bearing steel (AISI 52100)with a hardness of 64HRC.Before each test,all test-section components were cleaned ultrasonically with petroleum ether,rinsed in eth-anol,and dried.The wear scar diameters on the steel balls were measured using an optical microscope.The worn surfaces of the balls after the friction test were examined with SEM and EDS.

3Results and Discussion

3.1Characterization of Graphene Platelets

Figure 1is a typical SEM image of graphene platelets and shows that the graphene platelets retain their original laminated structure,with an average diameter of 1.2l m.The thickness of the graphene platelets is about 10–15nm (Fig.2)as determined by transmission electron microscopy (TEM).

3.2Characterization of MGP

The FTIR spectrum of graphene platelets before and after modi?cation is shown in Fig.3.Pure graphene platelets only showed a weak peak at 1,629cm -1,which refers to C=C bonds.After modi?cation with stearic and oleic acids,the peak at 1,629cm -1was strengthened,likely due to the absorption of oleic acids on the graphene platelets.

Simultaneously,three new peaks at approximately 2,862,2,921,and 3,485cm -1were clearly observed.The peaks at 2,862and 2,921cm -1are attributed to CH 3and CH 2stretching mode,respectively,while the broad peak at 3,485cm -1can likely be attributed to -OH bonds.Coates [32]reported that the impact of hydrogen bonding could produce signi?cant band broadening as well as lower the mean absorption frequency,as shown in Fig.3.Therefore,we concluded that the surfaces of graphene platelets were chemically modi?ed by stearic and oleic acids.

Figure 4shows the suspension stability of the two lubricating oils as evaluated by UV–VIS spectrophotome-try,which measured the UV intensity of the lubricating

oil

Fig.1Scanning electron microscopy image of graphene

platelets

Fig.2Transmission electron microscopy image of graphene platelets

solution by evaluating the rate of nanoparticle sedimenta-tion.The relative concentration was calculated by the ratio of the particle concentration intensity of the supernatant ?uid at each measurement time divided by the initial con-centration intensity of the suspension.A value of1.0at the relative concentration means excellent stability of the lubricating oil solution without particle sedimentation. Figure4shows that the particle concentration of the two different suspensions was nearly equal before centrifuga-tion.Following a long period of centrifugation,rapid pre-cipitation was observed for the suspension with the pristine graphene platelets,indicating that unmodi?ed graphene platelets were heavily agglomerated in base oil.In contrast, little MGP precipitation was observed in the suspension with the MGP.This result indicates that the addition of MGP to the lubricating oil had produced an excellent stable suspension and that this improvement could be attributed to the effectiveness of the surface modi?cation.Following the

modi?cation of the graphene platelets with stearic and oleic acids,the hydrophilic segments of the stearic and oleic acids molecules were anchored onto the surface of the graphene platelets.When the MGP were dispersed in the base oil,the long hydrocarbon segments easily stretched into the base oil and therefore produced a typical steric hindrance effect [31],which effectively helped to separate the graphene platelets from each other.At the same time,the steric hin-drance force could conquer gravity and prevent the graph-ene platelets from coagulating.Therefore,the lubricating oil with MGP formed a uniform and stable suspension. 3.3Tribology Tests of the Lubricating Oil with MGP

or MNFG

Bartz[33]pointed out that an optimal concentration of solid additive,such as graphite,exists in liquid lubricant.In order to determine the concentration of additive giving the best tribological behavior,we tested several dispersions of MGP(0.015,0.035,0.055,0.075,0.095,and0.105wt%) and MNFG.Figure5shows the in?uence of MGP and MNFG concentration on maximum nonseizure load(P B)of the oil.The P B represents the load-carrying capacity of the lubricating oil;in the pure base oil with0wt%of graphite particles,the P B value was418.5N.There was a remark-able increase in the P B values of the lubricating oil with the addition of increased concentrations of MGP and MNFG, respectively,to the base oil.When the concentration of MGP and MNFG reached0.075wt%,both P B values reached their maximum,but the largest P B value of the oil with MGP was627.2N,which was much higher than that of oil with MNFG(523N).These results indicate that the oil with MGP had a better load-carrying capacity than the base oil and oil with MNFG.When the concentration was

higher than 0.075wt%,excessive MGP also resulted in a decrease in the P B value of the oil.One possible expla-nation is that some coagulation of graphene platelets and metallic debris occurred at higher concentrations of MGP/MNFG owing to the friction effect,which made the friction unstable or caused vibration,leading to a decrease in the maximum nonseized load [34].

Figure 6shows the wear rate of lubricating oils as a function of friction time,with MGP and MNFG concen-trations of 0.075wt%and a load of 147N for 60min at a speed of 1,200rpm.It can be seen that the wear rates increased with increasing friction time.However,the wear rate of the oil with MGP increased to a lesser degree and more gradually than that of the base oil and the oil with MNFG.A similar tendency was observed in Fig.7,which displays the friction coef?cient as a function of friction time.With increasing friction time,the friction coef?cients

Fig.8The worn surface of the steel ball and the corresponding energy dispersive spectrometry analysis.a Lubricated with base oil,b lubricated with base oil containing MNFG,c lubricated with base oil containing MGP

of both the base oil and the oil with MNFG increased remarkably;in comparison,the friction coef?cient of the oil with MGP was relatively steady throughout the test. Moreover,the friction coef?cient of the oil with MGP was much lower than that of the base oil and oil with MNFG. The excellent anti-wear properties of MGP may possibly be attributed to their small diameter and extremely thin laminated structure,which allows MGP to easily enter the contact area and deposit a continuous protective?lm that prevents direct contact with the rough face.The MNFG was unable to perform this ef?ciency due to the large size of its lamellae.

3.4Surface Analysis

The lubricating oil containing MGP presents excellent anti-wear and friction-reducing properties,which were con?rmed by the results of the SEM and EDS analysis. Figure8shows the SEM images of the rubbing surfaces lubricated by three lubricating oils as well as the corre-sponding EDS analysis.As shown in Fig.8a,the metal surface has been severely scratched due to the poor anti-wear property of the pure base oil.The EDS analysis showed that the content of C element on the metal surface was only3.6wt%,which may be due to the basal com-ponent of the steel ball and carbonizations of the oil layer. The rubbing surface shown in Fig.8b was smoother than that in Fig.8a,but it still showed obvious scratches and extensive furrows.Correspondingly,the EDS analysis displayed a content of C element of10.2%,just a little higher than that found in Fig.8a.This result indicates that natural?ake graphite was barely deposited on the rubbing surface,which con?rms that this graphite has dif?culty entering the contact area and,consequently,forming a continuous protective?lm.In contrast,it can be seen in Fig.8c that many graphene platelets were distributed on the metal surface and that the surface had nearly none of wear and scratch traces observed in Fig.8a and b.In addition the content of C element was up to27.86%,which is nearly ninefold and2.7-fold higher than that shown in Fig.8a and b,respectively.This result clearly proves that graphene platelets in oil easily form protective deposited ?lms to prevent the rubbing surfaces from coming into direct contact and,thereby,improve the entirely tribolog-ical behavior of the oil.

4Conclusions

The results of our study clearly demonstrate that the graphene platelets were effectively modi?ed by stearic and oleic acids,thereby enabling the MGP added as lubricant additive to stably disperse in oil.The wear resistance and load-carrying capacity of the lubricating oil were greatly improved with the addition of MGP at an optimal content of0.075wt%.The friction coef?cient of the oil with MGP was much lower than that of the base oil and oil with MNFG.In summary,the overall lubricious properties of the lubricating oil were notably improved,and this improvement can be attributed to the addition of MGP. Acknowledgments This work is supported by National Science Foundation of China(No.20574025),Natural Science Foundation of Fujian Province(E0820001),and Fujian Key Laboratory of Polymer Materials(Fujian Normal University).

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神秘时代4研究表

元始要素 Aer (风) Aqua (水) Ignis (火) Terra (地) Ordo (秩序) Perditio (混沌) Aer元素组合: Gelum (寒冰) = Aqua + Ordo秩序水Lux (光明) = Aer + Ignis风火Motus (运动) = Aer + Ordo秩序风Potentia (能量) = Ordo + Ignis秩序火Saxum (石头) = Terra + Terra地地Tempestas (气候) = Aer + Aqua风水Vacuos (虚空) = Aer + Perdito混沌风Victus (生命) = Aqua + Terra地水 二阶复合要素Bestia (野兽) = Motus + Victus运动生命Fames (饥饿) = Victus + Vacuos生命虚空Granum (泥土) = Victus + Terra生命地Iter (旅行) = Motus + Terra运动地Limus (转换) = Victus + Aqua生命水Metallum (金属) = Saxum + Ordo秩序石头Mortuus

(死亡) = Victus + Perdito混沌生命Permutatio (交换) = Motus + Aqua运动水Praecantio (魔法) = Vacuos + Potentia虚空能量Sano (治愈) = Victus + Victus生命生命Tempus (时间) = Vacuos + Ordo秩序虚空Tenebrae (黑暗) = Vacuos + Lux虚空光明Vinculum (监禁) = Motus + Perdito运动混沌Vitreus (水晶) = Saxum + Aqua石头水Volatus (飞行) = Aer + Motus运动风 三阶复合要素 Alienis (异域) = Vacuos + Tenebrae黑暗虚空Auram (灵气) = Praecantio + Aer魔法风Corpus (肉体) = Mortuus + Bestia死亡野兽Exanimis (亡灵) = Motus + Mortuus死亡运动Herba (植物) = Granum + Terra泥土地Spiritus (灵魂) = Victus + Mortuus死亡生命Venenum (剧毒) = Aqua + Mortuus死亡水Vitium (谬误) = Praecantio + Perdito魔法混沌 四阶复合要素Arbor (木头) = Terra + Herba植物地Cognito (思虑) = Terra + Spiritus灵魂地Sensus (感官) = Aer + Spiritus灵魂风

石墨烯性能简介

第一章石墨烯性能及相关概念 1 石墨烯概念 石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯狭义上指单层石墨,厚度为0.335nm,仅有一层碳原子。但实际上,10层以内的石墨结构也可称作石墨烯,而10层以上的则被称为石墨薄膜。单层石墨烯是指只有一个碳原子层厚度的石墨,碳原子-碳原子之间依靠共价键相连接而形成蜂窝状结构。完美的石墨烯具有理想的二维晶体结构,由六边形晶格组成,理论比表面积高达2.6×102m2 /g。石墨烯具有优异的导热性能(3×103W/(m?K))和力学性能(1.06×103 GPa)。此外,石墨烯稳定的正六边形晶格结构使其具有优良的导电性,室温下的电子迁移率高达1.5×104 cm2 / (V·s)。石墨烯特殊的结构、突出的导热导电性能和力学性能,引起科学界巨大兴趣,成为材料科学研究热点。 石墨烯结构图

2 石墨烯结构 石墨烯指仅有一个原子尺度厚单层石墨层片,由 sp2 杂化的碳原子紧密排列而成的蜂窝状晶体结构。石墨烯中碳 -碳键长约为 0.142nm。每个晶格内有三个σ键,连接十分牢固形成了稳定的六边状。垂直于晶面方向上的π键在石墨烯导电的过程中起到了很大的作用。石墨烯是石墨、碳纳米管、富勒烯的基本组成单元,可以将它看做一个无限大的芳香族分子,平面多环烃的极限情况就是石墨烯。 形象来说,石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构,看上去就像一张六边形网格构成的平面。在单层石墨烯中,每个碳原子通过 sp2 杂化与周围碳原子成键给构整流变形,每一个六边单元实际上类似苯环,碳原子都贡献出个一个未成键电子。单层石墨烯厚度仅0.35nm ,约为头发丝直径的二十万分之一。 石墨烯的结构非常稳定,碳原子之间连接及其柔韧。受到外力时,碳原子面会发生弯曲变形,使碳原子不必重新排列来适应外力,从而保证了自身的结构稳定性。 石墨烯是有限结构,能够以纳米级条带形式存在。纳米条带中电荷横向移动时会在中性点附近产生一个能量势垒,势垒随条带宽度的减小而增大。因此,通过控制石墨烯条带的宽度便可以进一步得到需要的势垒。这一特性是开发以石墨烯为基础的电子器件的基础。

石墨烯的制备与表征综述

氧化石墨烯还原的评价标准 摘要还原氧化石墨烯(RGO)是一种 有趣的有潜力的能广泛应用的纳米 材料。虽然我们花了相当大的努力 一直致力于开发还原方法,但它仍然 需要进一步改善,如何选择一个合适 的一个特定的还原方法是一个棘手 的问题。在这项研究中,还原氧化石 墨烯的研究者们准备了六个典型的 方法:N2H4·H2O还原,氢氧化钠还 原,NaBH4还原,水浴还原 ,高温还原以及两步还原。我们从四个方面系统的对样品包括:分散性,还原程度、缺陷修复程度和导电性能进行比较。在比较的基础上,我们提出了一个半定量判定氧化石墨烯还原的评价标准。这种评价标准将有助于理解氧化石墨烯还原的机理和设计更理想的还原方法。 引言 单层石墨烯,因为其不寻常的电子性质和应用于各个领域的潜力,近年来吸引了巨大的研究者的关注。目前石墨烯的制备方法,包括化学气相沉积(CVD)、微机械剥离石墨,外延生长法和液相剥离法。前三种方法因为其获得的石墨烯的产品均一性和层数选择性原因而受到限制。此外,这些方法的低生产率使他们不适合大规模的应用。大部分的最有前途生产的石墨烯的路线是石墨在液相中剥离氧化然后再还原,由于它的简单性、可靠性、大规模的能力生产、相对较低的材料成本和多方面的原因适合而适合生产。这种化学方法诱发各种缺陷和含氧官能团,如羟基和环氧导致石墨烯的电子特性退化。与此同时,还原过程可能导致发生聚合、离子掺杂等等。这就使得还原方法在化学剥离法发挥至关重要的作用。 到目前为止,我们花了相当大的努力一直致力于开发还原的方法。在这里我们展示一个简单的分类:使用还原剂(对苯二酚、二甲肼、肼、硼氢化钠、含硫化合物、铝粉、维生素C、环六亚甲基四胺、乙二胺(EDA) 、聚合电解质、还原糖、蛋白质、柠檬酸钠、一氧化碳、铁、去甲肾上腺素)在不同的条件(酸/碱、热处理和其他类似微波、光催化、声化学的,激光、等离子体、细菌呼吸、溶菌酶、茶溶液)、电化学电流,两步还原等等。这些不同的还原方法生成的石墨烯具有不同的属性。例如,大型生产水分散石墨烯可以很容易在没有表面活性稳定剂的条件下地实现由水合肼还原氧化石墨烯。然而,水合肼是有毒易爆,在实际使用的过程中存在困难。水浴还原方法可以减少缺陷和氧含量的阻扰。最近,两个或更多类型的还原方法结合以进一步提高导电率或其他性能。例如,水合肼还原经过热处理得到的石墨烯通常显现良好的导电性。

神秘时代4傀儡核心 自动傀儡图文攻略

神秘时代4傀儡核心自动傀儡图文攻略 我的世界神秘时代4集核心傀儡是各种自动化农场林场等的必备傀儡,比如配合【收获核心】傀儡,可以制作一个自动化农场。给一个傀儡加上【收获核心】,它会自动收获成熟的作物,能收获小麦,甘蔗,可可,魔豆等等,但只有一个收获核心并不会自动补种。要让它学会自动补种,需要给它加装一个【傀儡升级:秩序】。收获傀儡没有GUI界面,也不需要绑定到任何容器。 加上秩序傀儡升级后,能自动原地补种了,但是补种的智慧有多高呢?这里就测试一下,第一轮故意留两排未种植。

用生长之锄快速催熟,两轮过后,发现左边少了两格没补种,而右边空着的耕地种植了不少。按照神秘书所说,当手里没种子时补种就无法完成,我也没设定让聚集核心傀儡只收小麦,所以那两块地的种子可能恰好被捡走了....右边原本没种植的也补种了起来,说明升级后能自动识别邻近可种植耕地,还算是比较有智慧的。 第3种是【砍伐核心】傀儡,和收获核心傀儡一样十分简单,没有GUI界面没有绑定容器,只会在周围看到树就砍,而且木头到处丢,要给他配备一个聚集核心傀儡帮他把木材装箱。

因为核心是用流动之斧制作,因此带有那把斧子的特性,明明是对着左下那颗树挠,但是不停的掉木头的是右边那颗树(枝叶连在一起的树从最远的木头开始掉落)。 第4种、第5种是【清空核心】傀儡和【填充核心】傀儡两种行为方式相反的傀儡。 它们都有绑定容器和标记容器以及GUI界面,清空核心是从绑定容器中取出物品放进标记容器内,填充核心是从标记容器内取出物品放入绑定容器。

【填充核心】傀儡的GUI界面要比清空核心傀儡多一个黄色小按钮,用于控制数量的。 比如在它的物品框里放入8个沙子,黄色按钮点亮,说明它的任务就是从标记容器取出沙子往绑定的箱子里放,确保绑定的箱子里始终有8个沙子,当箱子里有8个沙子后它就不再往里放沙子。 点一下黄色按钮使其熄灭,就是不限数量,他会源源不断运送沙子,直到标记容器内没有沙子。

石墨烯基本特性

2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,用高度定向的热解石墨首次获得了独立存在的高质量石墨烯,打破了传统的物理学观点:二维晶体在常温下不能稳定存在。两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。 石墨烯是一种碳原子分布在二维蜂巢晶体点阵上的单原子层晶体。被认为是构建所有其他维数石墨材料的基本单元,它可以包裹成零维的富勒烯,卷曲成一维的碳纳米管或者堆垛成三维的石墨,如图所示。石墨烯晶体C-C键长为0.142nm,每个碳原子4 个价电子中的3 个通过σ键与临近的3个碳原子相连,S、Px 和Py3个杂化轨道形成强的共价键合,组成sp2杂化结构。这些σ键赋予了石墨烯极其优异的力学性质和结构刚性。拉伸强度高达130Gpa,破坏强度为42N/m,杨氏模量为1.0TPa,断裂强度为125Gpa 与碳纳米管相当。石墨烯的厚度仅为0.35nm左右,是世界上最薄的二维材料。石墨烯一层层叠起来就是石墨,厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过,留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。(百度百科)石墨烯的硬度比最好的钢铁强100倍,甚至还要超过钻石,是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料。

石墨烯结构示意图(10) 石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品,制造超微型晶体管,用来生产未来的超级计算机。传统的半导体和导体,例如硅和铜,由于电子和原子的碰撞,传统的半导体和导体用热的形式释放了一些能量,2013年一般的电脑芯片以这种方式浪费了72%-81%的电能。而在石墨烯中,每个碳原子都有一个垂直于碳原子平面的σz轨道的未成键的p电子,在晶格平面两侧如苯环一样形成高度巡游的大π键,可以在晶体中自由高效的迁移,且运动速度高达光速的1/300,电子能量不会被损耗,赋予了石墨烯良好的导电性。晶格平面两侧高度巡游的大π键电子又使其具有零带隙半导体和狄拉克载流子特性宽频的光吸收和非线性光学性质, 以及室温下的量子霍尔效应等。常温

石墨烯介绍

获奖者2010年10月5日,2010年诺贝尔物理学奖被授予英国曼彻斯特大学的安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,以表彰他们在石墨烯材料方面的研究。 PPT1安德烈·海姆,1958年10月出生于俄罗斯,拥有荷兰国籍,父母为德国人。1987 年在俄罗斯科学院固体物理学研究院获得博士学位。他于2001年加入曼彻斯特大学,现任物理学 教授和纳米科技中心主任。之前拥有此荣誉头衔的人包括卢瑟福爵士,卢瑟福于1907-1919年在曼 彻斯特大学工作。 他至今发表了超过150篇的文章,其中有发表在自然和科学杂志上的。他获得的奖项包括2007 年的Mott Prize和2008年的Europhysics Prize。2010年成为皇家学会350周年纪念荣誉研究教授。 在2000年他还获得“搞笑诺贝尔奖”——通过磁性克服重力,让一只青蛙悬浮在半空中。10年 后的2010年他获得诺贝尔物理学奖。 2010年医学奖:荷兰的两位科学家发现哮喘症可用过山车治疗。 和平奖:英国研究人员证实诅咒可以减轻疼痛。 PPT2康斯坦丁·诺沃肖洛夫,1974年出生于俄罗斯,具有英国和俄罗斯双重国籍。2004年在荷兰奈梅亨大学获得博士学位。是安德烈·海姆的博士生。 曼彻斯特大学目前任教的诺贝尔奖得主人数增加到4名,获得诺贝尔奖的历史总人数为25位。发现 石墨属于混晶,为片层结构,层内由共价键相连,层间由分子间作用力相连。共价键是比较牢固的,但分子间作用力(范德华力)小得多。因此,石墨的单层是牢固的,而层间作用力很小,极易脱落。 2004年,他们发现了一种简单易行的新途径。他们强行将石墨分离成较小的碎片,从碎片中剥离出较薄的石墨薄片,然后用一种特殊的塑料胶带粘住薄片的两侧,撕开胶带,薄片也随之一分为二。不断重复这一过程,就可以得到越来越薄的石墨薄片,而其中部分样品仅由一层碳原子构成——他们制得了石墨烯。 结构

石墨烯制备方法研究

石墨烯制备方法研究 具有优良的力学、电学、热学及电子学性质的石墨烯,近些年来成为研究的热点。简单介绍了石墨烯制备的主要方法,包括微机械分离法、化学插层法、加热SiC法及气相沉积法。 标签:石墨烯;制备方法 0 引言 自2004年Novoselov,K. S.等使用微机械剥离法从高定向热解石墨上剥离观测到石墨烯以来,碳元素同素异形体又增加了新的一员,其独特的性能和优良的性质引起了研究人员的极大关注,掀起了一波石墨烯的研究高潮。 石墨烯又称单层石墨,是只有一个C原子层厚度的石墨,是构建其他碳质材料的结构单元。通过SP2杂化成键,碳原子与周围三个碳原子以C-C单键相连,同时每个碳原子中未成键的一个π电子形成与平面垂直的π轨道。结构决定性质,石墨烯具有强度很大的C-C键,因此其具有极高的强度(其强度为130GPa,而无缺陷的石墨烯结构的断裂强度是42N/m)。而其可自由移动的π电子又赋予了石墨烯超强的导电性(石墨烯中电子的典型传导速率为8×105m/s)。同时,石墨烯还具有一系列奇特的电子特性,如反常的量子霍尔效应,零带隙的半导体以及电子在单层石墨片层内的定域化现象等。 规模化制备大批量石墨烯是石墨烯材料应用的第一步,已成为当前研究的重点。按照石墨烯的制备途径,可以将其制备方法分为两类:自上而下制备以及自下而上制备。顾名思义,简单地说自上而下途径是从石墨中获得石墨烯的方法,主要依靠物理过程处理石墨使其分层来得到石墨烯。自下而上途径是从碳的化合物中断裂化学键生长石墨烯的方法,主要依靠加热等手段使含碳化合物分解从而生长石墨烯。 1 自上而下制备石墨烯途径 自上而下途径是从石墨出发(又可称之为石墨途径),用物理手段如机械力、超声波、热应力等破坏石墨层与层之间的范德华力来制备单层石墨的方法。根据石墨处理方法的不同,又可细分为机械剥离法和化学插层法。前者是直接使用机械方法将石墨分层来获得石墨烯的方法。后者则是将石墨先用化学插层剂处理转换为容易分层的形式如石墨插层化合物,然后再对其处理来获得石墨烯。 这类方法的优点是原料来源广泛,制备操作较为简单,制备一般不需高温,对设备要求不是很高,但是这类方法是通过石墨分层得到的,得到的单层石墨混在石墨片层中,其分离比较困难,而且生成的石墨烯尺寸不可控。 1.1 机械剥离法

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喜欢魔法MOD的一定知道神秘时代(Thuamcraft),这个魔法气息浓厚的mod将我们带入了另一个世界,各种新奇的神秘研究,威力无穷的法杖核心。。。这是一个可玩性和平衡性比较强的一个MOD,没玩过的也可以看一下这MOD。 欧阳家百(2021.03.07) 1.7.10 修复了各种小bug 添加了宏伟之树和银树的合成表? 修复了先进炼丹炉的渲染错误 后面的看不懂了,硬翻译,各种不通 增加了一个小的机会为某些小怪产卵的“冠军”相比他们的正常同行稍微更先进的能力。 冠军有产卵危险生物群落或位置的可能性要高得多 这可以部分禁用的配置并且存在可用于其他小怪添加到白名单中一个IMC消息 创意方尖碑的创造者,现在做一坛石的基地。警告只是一个字

即使完成了你可能不会得到一个迷宫的另一面,如果它是靠近现有的方尖碑。 香草村民去除硬币相关行业,并增加了一个新的“金融家”村民来改变你的硬币到有用的对象 固定相的成本为丝绸触控对焦升级,因此不会要求不可能的事 增加了一个新的3级升级为挖掘重点 重点火余烬将无法穿过固体物体了 卸下硬编码各种工具丰收水平 添加配方手艺自己怪异的眼神,一旦适当的研究已经解锁 固定流量洗涤管连接 教程目录 一、环境篇: 1.矿物的介绍 2.植物介绍 3.生物介绍 一、环境篇 1.矿物的介绍 矿物和上个版本一样,从左到右:朱砂,风之蕴魔石,火之蕴魔石,水之蕴魔石,地之蕴魔石,秩序蕴魔石,混沌蕴魔石,琥珀矿,上面为矿物原型,中间为采掘工具,下面是掉落物 2.植物介绍 左:宏伟之木,右:银树

宏伟之木:树干粗壮(2X2)分布在草原,森林,雪原,魔法森林,腐化之地,木质颜色偏深,原木是制作许多物品的原料。p.s:有蜘蛛网的宏伟之木的下面有刷怪笼和宝箱‘ 银树:同样作为神秘时代特有的树木,高品质设置下树叶会有闪光的粒子特效,主要分布在魔法森林和腐化之地,生成时一般伴有水银花,木质偏白,原木用作高级法杖的制作原料。银树树木有一定概率生成带有树洞的树干,用揭示之护目镜或魔法透镜就能看到里面的节点元素,此种节点多为纯净节点。1.7以后树干变的更粗壮了。银树只能用句芒锄来催熟 由左到右:火焰草,水银花,反胃蘑菇 火焰草:在沙漠地形生成,打落掉火焰草本体,放在工作台可变成烈焰粉 水银花:生成在银树的树底下,打落掉水银花本体,放工作台可以获得水银 反胃蘑菇:1.7新增的植物,在魔法森林生成,碰上去会有10s的反胃效果。打落掉本体 3.生物介绍 (1)红眼僵尸 比普通僵尸更强,击杀一定几率掉落僵尸之脑 (2)小精灵 外表是一个光团,会飞,击杀掉天域之华 (3)腐化触手 腐化之地特产,击杀会掉落腐化粘浆 (4)地精

石墨烯的制备方法概述

石墨烯的制备方法概述 1物理法制备石墨烯 物理方法通常是以廉价的石墨或膨胀石墨为原料,通过机械剥离法、取向附生法、液相或气相直接剥离法来制备单层或多层石墨烯。这些方法原料易得,操作相对简单,合成的石墨烯的纯度高、缺陷较少。 1.1机械剥离法 机械剥离法或微机械剥离法是最简单的一种方法,即直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剥离下来。Novoselovt等于2004年用一种极为简单的微机械剥离法成功地从高定向热 解石墨上剥离并观测到单层石墨烯,验证了单层石墨烯的独立存在。具体工艺如下:首先利用氧等离子在1mm厚的高 定向热解石墨表面进行离子刻蚀,当在表面刻蚀出宽20μm —2mm、5μm的微槽后,用光刻胶将其粘到玻璃衬底上, 再用透明胶带反复撕揭,然后将多余的高定向热解石墨去除并将粘有微片的玻璃衬底放入丙酮溶液中进行超声,最后将单晶硅片放入丙酮溶剂中,利用范德华力或毛细管力将单层石墨烯“捞出”。 但是这种方法存在一些缺点,如所获得的产物尺寸不易控制,无法可靠地制备出长度足够的石墨烯,因此不能满足工业化需求。

1.2取向附生法—晶膜生长 PeterW.Sutter等使用稀有金属钌作为生长基质,利用基质的原子结构“种”出了石墨烯。首先在1150°C下让C原子渗入钌中,然后冷却至850°C,之前吸收的大量碳原子就会浮到钌表面,在整个基质表面形成镜片形状的单层碳原子“孤岛”,“孤岛”逐渐长大,最终长成一层完整的石墨烯。第一层覆盖率达80%后,第二层开始生长,底层的石墨烯与基质间存在强烈的交互作用,第二层形成后就前一层与基质几乎完全分离,只剩下弱电耦合,这样制得了单层石墨烯薄片。但采用这种方法生产的石墨烯薄片往往厚度不均匀,且石墨烯和基质之间的黏合会影响制得的石墨烯薄片的特性。 1.3液相和气相直接剥离法 液相和气相直接剥离法指的是直接把石墨或膨胀石墨(EG)(一般通过快速升温至1000°C以上把表面含氧基团除去来获取)加在某种有机溶剂或水中,借助超声波、加热或气流的作用制备一定浓度的单层或多层石墨烯溶液。Coleman等参照液相剥离碳纳米管的方式将墨分散在N-甲基-吡咯烷酮(NMP)中,超声1h后单层石墨烯的产率为1%,而长时间的 超声(462h)可使石墨烯浓度高达1.2mg/mL。研究表明,当溶剂与石墨烯的表面能相匹配时,溶剂与石墨烯之间的相互作用可以平衡剥离石墨烯所需的能量,能够较好地剥离石墨烯

我的世界神秘时代4怪异之地生物群系讲解

神秘时代4怪异之地生物群系讲解 我的世界神秘时代4怪异之地(Eerie)生物群系是神秘4特有的生物群系有3种今天小编为大家介绍的是三大生物群系之一的怪异之地生物群系,喜欢的小伙伴不要错过哦。 这是一种有限扩散的生物群系,它可以出现在各种生物群系内部,产生的源头在于黑暗节点。通常会在黑曜石图腾柱周围形成。 这种生物群系是一格一格缓慢扩散的,最初生成黑曜石图腾时,周围并没有这种生物群系。在黑曜石柱顶部的黑暗节点影响下,距离柱10格内随机选取几格转变成怪异之地,直到范围内完全变成这种生物群系,并使草地、树叶、水等颜色变暗。

当这种生物群系内的条件符合刷怪范围时(光照、与主角距离等),会刷出暴怒巨人僵尸(Furious Zombie)。 刷出的过程类似于刷怪笼,会在节点周围出现一些火,但是并不需要符合刷怪笼在人物16格以内才会刷的规律,而且只会从节点旁刷出,哪怕是在空中。 暴怒巨人僵尸看起来除了眼睛是红色以外和普通僵尸没什么差别,但是它有30颗心的血量,是普通僵尸的3倍,而且速度快,攻击路径判断更聪明,在受到伤害时,体型会增大至3格高(停止受伤时又会慢慢缩小)。 地精随时有可能终止交易,强制关闭交易界面,此时需要重新哄他开心才能再次开启交易。一般能交易十几到几十次,偶尔会1次就关闭。 杀死地精会概率掉落它手持物品和魔豆。

有一种黑曜石阵,中心上空是一个黑暗节点,下方是一个箱子和精灵刷怪笼,属性和单一的黑曜石柱差不多,也刷暴怒巨人僵尸。 而且精灵刷怪笼会刷出一些攻击性的精灵,所以晚上来这里还是比较危险的。 但是白天的话可以轻松拿走箱子里的东西,而且如果研究成了缸中节点,可以把黑暗节点也带走。 带走的黑暗节点会变虚弱,各方面会比原来的节点差一些。不过带走的节点放出来仍然可以形成一个新的怪异之地,虽然速度要慢很多。可以利用来做成暴怒巨人僵尸农场。 即使黑暗节点被带走,要消除这里的怪异之地还是很难的。 更多我的世界攻略信息还可以关注:触手TV我的世界直播专区和触手TV我的世界攻略视频教程专区。

石墨烯纤维纱的性能及其应用

石墨烯纤维纱的性能及其应用 石墨烯的发现 石墨烯是目前发现的最薄、最坚硬、导电性能最强的新型纳米材料,从2004年石墨烯在实验室被正式制备以来,受到全球广泛关注,被誉为“新材料之王”。在国内,相关技术人员通过打开分子链,嵌入金属模板,利用高科技高温煅烧这一航天技术,成功从玉米芯纤维素中研制出生物质石墨烯,全球首创,成为2016年纤维新秀。 用石墨烯纤维面料的独特功效 1、体温即可激发的远红外 石墨烯特有人体体温激发远红外功能,促进血液微循环,加速新陈代谢,有效放松肌肉缓解疲劳,用石墨烯纤维面料制作贴身衣物,亲肤能改善血液微循环,缓解慢性疼痛,有效改善人体亚健康。 2、抗菌抑菌 石墨烯纤维特有抗菌抑菌功能,有效抑制真菌的滋生,抑菌除臭功能显著。 3、吸湿透气 石墨烯纤维同时具有祛湿透气功能,能持久保持肌肤干爽,透气舒适,有效保护私处健康。 4、抗静电 天然抗静电功能,让穿着更舒适。 5、防紫外线 石墨烯纤维同时具防紫外线功能,无论制作贴身衣物还是外穿时装,功能同样出众。

石墨烯纤维的应用范围 、墨烯内暖纤维石墨烯内暖纤维是由生物质石墨烯与各类纤维复合而成的一种智能多功能纤维新材料,具备超越国际先进水平的低温远红外功能,集防静电等作用于一身。 石墨烯内暖纤维长丝、短纤规格齐全,短纤可与棉毛丝麻等纤维以及涤纶腈纶等其他各种纤维等其他各种纤维搭配混纺,长丝可与各种纤维交织,制备不同功能需求的纱线面料。 在纺织领域,可以制成袜类、婴幼服饰、家居面料、户外服装等。石墨烯内暖纤维的用途服装领域,还可以应用于车辆内饰、美容卫材、摩擦材料、过滤材料等。 墨烯内暖绒材料石墨烯内暖绒是由生物质石墨烯均匀分散于涤纶空白切片中进行共混纺丝生产而成。该技术既充分利用了可的低成本生物质资源,又将生物质石墨烯的功能充分展现到纤维中,获得了高性能、高附加值的新型纺织材料。石墨烯内暖绒材料具有远红外升温、保暖透气、抗静电等多功能特性,作为填充材料应用于棉被、羽绒服等,对提升纺织工业创新能力和推动高附加值产品开发具有重大意义和市场价值。

前沿讲座石墨烯研究进展

石墨烯 世界2010年最大的科学笑话? 是“石墨薄片”获2010世界诺贝尔物理学奖? 获奖理由是说:获奖科学家用小学生使用的铅笔,在纸上涂抹下铅笔芯中的石墨粉,再用胶粘纸,进行反复粘贴,石墨粉变薄,而能创造出天下奇迹。也就是石墨粉越薄,强度越大,强得能超过钢铁100倍?越薄越能耐高温?越薄越有超导电性?而没有任何事实根据支持,竟然获奖。 “石墨薄片”获奖,被推荐和评选为2010世界最大笑的理由是:因为在宇宙间,在世界上找不到,永远也找不到,物质越薄,强度越大,越能耐高温,电阻越小的物质和事实存在,诺贝尔奖又是世界上的大事。而宇宙间有数不尽的大自然机器早已作了上百亿年的试验,证据事实数据堆山塞海。人类也进行了数不尽的物质材料验证实验,事实证据也无处不在。无不说明在地球上,人世间绝对没有,物质越薄强度越大……的物质和事实存在。难道宇宙和人类早已进行了千年,万年……. 的辛苦实验,还不如用铅笔在纸上毫无事实根据的胡乱画圈?而世界顶级的科学家们,则对大自然的事实视而不见,就此胡乱的相信和评选.....,还有我们更多无知的吹捧,难道不是天下的大笑话?如果您不相信可以去自作小学生的实验,去看一看变相批评瑞典皇家科学院,2010年物理学评审委员会的建议文章,就会更明白。当

然还有在自由的环境下,用“石墨诺贝尔笑话奖”这个题目就能看到成千上万的科学精英们,对此问题是怎么说的?又是怎么样去看?

科学家将石墨烯聚光能力提高20倍 据美国物理学家组织网8月30日报道,英国科学家表示,他们对石墨烯的最新研究表明,让石墨烯与金属纳米结构结合可将石墨烯的聚光能力提高20倍,改进后的石墨烯设备有望在未来的高速光子通讯中用作光敏器,让速度为现在几十倍的超高速互联网成为现实。相关研究发表于《自然—通讯》杂志上。 2010年,英国曼彻斯特大学的安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃谢洛夫因在石墨烯研究领域的突出贡献而荣膺诺贝尔奖。现在,他们和剑桥大学科学家做出了这项最新发现,为提高互联网和其他通讯设施的速度铺平了道路。 此前科学家们就发现,将两根紧密排列的金属丝放在石墨烯上方,用光照射于其上会产生电力,这个简单的设备其实是一个基本的太阳能电池。更重要的是,因为石墨烯内的电子拥有高流动性和高速度等独特属性,石墨烯设备处理数据的速度可能是目前最快的互联网光缆的几十倍甚至几百倍。 然而,迄今为止,这些极富应用潜力的设备在实用过程中一直遭遇聚光效率低下这一瓶颈,石墨烯只能吸收照射于其上的3%的光线来产生电力,其余光线全成了“漏网之鱼”。

石墨烯薄膜制备方法研究

北京化工大学本科生毕业论文

题目石墨烯薄膜制备方法研究 诚信申明 本人声明: 所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究生成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京化工大学或其他教育机构的学位或证书而是用过的材料,其他同志对研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处,本人愿承担一切相关责任。本科生签名:日期:年月日

本科生毕业设计(论文)任务书 设计(论文)题目:石墨烯薄膜制备方法研究 学院:化学工程学院专业:化学工程与工艺班级:化工0805 学生:艾东东指导教师(含职称):元炯亮副教授专业负责人:刘晓林 1.设计(论文)的主要任务及目标 主要任务:(1)利用Hummers法制备氧化石墨; (2)利用电化学还原法制备石墨烯。 主要目标:配置一定浓度的氧化石墨溶液,导电玻璃作为基底,将氧化石墨溶液涂于导电玻璃表面,在恒电压下还原氧化石墨,制得薄层石墨烯。 2.设计(论文)的基本要求和内容 了解石墨烯国内外的研究现状和发展趋势,以及有关石墨烯的一些制备方法和表征手段,掌握基本的实验操作技能,学会分析实验结果。毕业论文完成后应具备独立进行研究的能力。 3.主要参考文献 [1] 朱宏伟,徐志平,谢丹等.石墨烯-结构、制备方法与性能表征[M].北京:清华大学出版社,2011:36~45 [2]郭鹏.石墨烯的制备、组装及应用研究[D],北京:北京化工大学,2010 [3] Hummers W S, Offeman R E, Preparation of graphite oxide[J].J Am Chem Soc, 1958,80(6):1339 4.进度安排 设计(论文)各阶段名称起止日期 1 前期文献查阅并准备开题2012.2.15~2012.2.29 2 进行相关实验,处理实验数据,分析结果2012.3.1~2012.5.1 3 总结实验结果,编写实验论文2012.5.1~2012.5.20 4 完善毕业论文,进行相关的修改2012.5.20~2012.5.30 5 准备毕业答辩及毕业相关的工作2012.5.30~2012.6.5

石墨烯的性能与应用

ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY 《材料物理》期末论文 石墨烯的性能及应用 学院名称:数理学院 专业班级:应用物理学11-1班 学生姓名:邢俊俊 学号: 201111020026 2014年6月

石墨烯的性能及应用 摘要:石墨烯其貌不扬,其微片看上去就好像是棉花一样的黑色絮状物,可它为什么如此受追捧?答案其实并不复杂。因为它太轻薄了,只有一个原子厚度,却又非常坚硬。除此之外,它还拥有优秀的导热性、极低的电阻率。在轻薄坚固的同时,它还几乎是完全透明的。这些特性让研究者们能够创造出无限的可能性,无怪乎石墨烯横空出世之时业界震惊。 关键词:石墨烯、新材料、物质、科技 Abstract:Graphene does not seem good, its microchip looks like black cotton floc, but why it can be so popular these days? The answer is not complicated. Because it is so thin and only has one atom thick, it is very hard, however. In addition, it has excellent thermal conductivity and low resistivity. It is in strong light while almost completely transparent. These features allow the researchers are able to create infinite possibilities, no wonder when the industry turned out of graphene shocked. Key words: Graphene, new materials, substances, Technology 1、前言: 石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯一直被认为是假设性的结构,无法单独稳定存在,直至2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈?海姆(Andre Geim)和康斯坦丁?诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov),成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯,而证实它可以单独存在,两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”,共同获得2010年诺贝尔物理学奖。 石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料,它几乎是完全透明的,只吸

石墨烯的制备方法

一.文献综述 随着社会的发展,人们对材料的要求越来越高,碳元素在地球上分布广泛,其独特的物理性质和多种多样的形态己逐渐被人类发现、认识并利用。1924年 确定了石墨和金刚石的结构;1985年发现了富勒烯;1991年发现了碳纳米管;2004年,曼彻斯特大学Geim等成功制备的石墨烯是继碳纳米管被发现后富勒烯 家族中又一纳米级功能性材料,它的发现使碳材料领域更为充实,形成了从零维、一维、二维到三维的富勒烯、碳纳米管、石墨烯以及金刚石和石墨的完整系统。而2004年至今,关于氧化石墨烯和石墨烯的研究报道如雨后春笋般涌现,其已 成为物理、化学、材料学领域的国际热点课题。 制备石墨烯的方法有很多种,如外延生长法,氧化石墨还原法,CVD法, 剥离-再嵌入-扩涨法以及有机合成法等。在本文中主要介绍氧化石墨还原法。 除此之外,还对其的一些性能进行表征。 二.石墨烯材料 2.1石墨烯材料的结构和特征 石墨烯(gr即hene)是指碳原子之间呈六角环形排列的一种片状体,由一层 碳原子构成,可在二维空间无限延伸,可以说是严格意义上的二维结构材料,同时,它被认为是宇宙上最薄的材料[`2],也被认为是有史以来见过的最结实的材料。 ZD结构的石墨烯具有优异的电子特性,且导电性依赖于片层的形状和片层数,据悉石墨烯是目前已知的导电性能最出色的材料,可运用于导电高分子复合 材料,这也使其在微电子领域、半导体材料、晶体管和电池等方面极具应用潜力。有专家指出,如果用石墨烯制造微型晶体管将能够大幅度提升计算机的运算速度,其传输电流的速度比电脑芯片里的硅元素快100倍。近日,某科技日报称,mM的 研究人员展示了由石墨烯材料制作而成的场效应晶体管(FET),经测试,其截止频率可达100吉赫兹(GHz),这是迄今为止运行速度最快的射频石墨烯晶体管。石 墨烯的导热性能也很突出,且优于碳纳米管。石墨烯的表面积很大,McAlliste: 等通过理论计算得出石墨烯单片层的表面积为2630扩/g,这个数据是活性炭的 2倍多,可用于水净化系统。

石墨烯的结构、制备、性能及应用研究进展

. . .. . . 报告题目:石墨烯的结构、制备、性能及应用研究进展 一、书目信息: 二、评分标准 1.格式规、容简明扼要。报告中引用的数据、观点等要注明出处20分 2. 报告结构合理,表述清晰20分 3. 石墨烯的结构、性能、制备方法概述正确、新(查阅5篇以上的文献)20分 4. 石墨烯的应用研究进展概述(文献)全、新(查阅5篇以上的文献)20分 5. 心得及进一步的研究展望真实,无抄袭与剽窃现象20分 三、教师评语 请根据写作容给定成绩,填入“成绩”部分。 注1:本页由报告题目、书目信息有学生填写,其余由教师填写。提交试卷时含本页。学生从第二页开始写作,要求见蓝色字体部分。 注2:“阅卷教师评语”部分请教师用红色或黑色碳素笔填写,不可用电子版。无“评语”视为不合规。注3:不符合规试卷需修改规后提交。 摘要 碳是自然界中万事万物的重要组成物质,也是构成生命有机体的主要元素。石墨和金刚石是两种典型的单质碳,也是最早为人们所熟知的两种碳的三维晶体结构,属于天然矿

密封线 石。除石墨和金刚石外,碳材料还包括活性炭、碳黑、煤炭和碳纤维等非晶形式。煤是重 要的燃料。碳纤维在复合材料领域有重要的应用。20 世纪80 年代,纳米材料与技术获得 了极大的发展。纳米碳材料也是从这一时期开始进入历史的舞台。1985 年,由60 个碳原 子构成的“足球”分子:C60被三位英美科学家发现。随后,C70、C86等大分子相继出现, 为碳家族添加了一大类新成员:富勒烯。富勒烯是碳的零维晶体结构,它们的出现开启了 富勒烯化学新篇章。三位发现者于1996 年获诺贝尔化学奖。1991 年,由石墨层片卷曲 而成的一维管状纳米结构:碳纳米管被发现。如今,碳纳米管已经成为一维纳米材料的典 型代表。发现者饭岛澄男于2008 年获卡弗里纳米科学奖。2004 年,一位新成员:石墨 烯,出现在碳材料的“家谱”中。石墨烯的发现者,两位英国科学家安德烈·盖姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖罗夫(Konstantin Novoselov)于2010 年获诺贝尔物理学 奖。 关键词:碳材料复合材料晶体结构 1 石墨烯的结构 石墨烯是sp2杂化碳原子形成的厚度仅为单层原子的排列成蜂窝状六角平面晶体。在单层石墨烯中,碳碳键长为0.142nm,厚度只有0.334nm。石墨烯是构成下列碳同素异型体的基本单元:例如:石墨,碳纳米管和富勒烯。石墨烯被认为是平面多环芳香烃原子晶体。 2 石墨烯的制备 2.1 物理法制备石墨烯 物理方法通常是以廉价的石墨或膨胀石墨为原料,通过机械剥离法、取向附生法、液相或气相直接剥离法来制备单层或多层石墨烯。这些方法原料易得, 操作相对简单,合成的石墨烯的纯度高、缺陷较少。 2.1.1机械剥离法 机械剥离法或微机械剥离法是最简单的一种方法,即直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剥离下来。Novoselovt 等[1]于2004年用一种极为简单的微机械剥离法成功地从高定向热解石墨上剥离并观测到单层石墨烯,验证了单层石墨烯的独立存在。具体工艺如下:首先利用氧等离子在 1 mm厚的高定向热解石墨表面进行离子刻蚀,当在表面刻蚀出宽20 μm—2 mm、深 5 μm的微槽后,用光刻胶将其粘到玻璃衬底上,再用透明胶带反复撕揭,然后将多余的高定向热解石墨去除并将粘有微片的玻璃衬底放入丙酮溶液中进行超声,最后将单晶硅片放入丙酮溶剂中,利用德华力或毛细管力将单层石墨烯“捞出”。 2.1.2取向附生法—晶膜生长

石墨烯学习心得

石墨烯学习心得 最近这段时间断断续续搜集了很多纳米材料、半导体物理还有石墨烯的相关资料,主要是来自万方数据网、超星学术视频网站、百度文库还有一些相关网页博客资料。了解到了很多之前闻所未闻的知识,比如“纳米材料的神奇特性、纳米科技潜在的危害”等等。 对于石墨烯,主要有如下几方面不成熟的想法,还望老师您来指正。 (1) 在石墨烯新奇特性以及宏观应用预测方面 有人认为,石墨烯的这些新奇的特性以及预期应用并不能推广到宏观尺寸。 第一是认为很多实验数据都是来源于对微纳米级单层石墨烯的实验研究,不能把纳米微米级观察和测试到的数据无限夸大到宏观应用; 第二是认为单层悬浮石墨烯的特异性是依靠其边界碳原子的色散作用而稳定存在,大面积的单层悬浮石墨稀不可能稳定存在。第三是认为目前的大面积石墨烯的应用实例存在相当大的褶皱以及碳原子缺失。因而否定很多2010年诺贝尔物理奖的公告中对于石墨稀的宏观应用预测,并主张继续深入石墨烯微观性能研究,比如半导体器件等研究。 我想:我们最好还是不能放弃石墨烯在宏观尺度上应用的希望,应该尽最大努力用各种手段去克服所谓的褶皱、碳原子缺失等等导致石墨烯性质不能稳定存在的负面因素,比如采用衬底转移(CVD)的方式所制大面积石墨烯透明电极尺寸的方法(虽然制得的石墨烯还有很多的缺陷,但至少证明大面积石墨烯还是有可能稳定存在并最终为我们所用的吧,毕竟有宏观实际应用的材料才更有可能是有发展前景的新型材料)。 (2) 在石墨烯制备工艺方面 我们知道,石墨烯非常有希望在诸多应用领域中成为新一代器件,但这些元件要达到实际应用水平,还需要解决很多问题。那就是如何在所要求的基板或位置制作出不含缺陷及杂质的高品质石墨烯,或者通过掺杂 (Doping)法实现所期望载流子密度的石墨烯。用于透明导电膜用途时能否实现大面积化及量产化,而用于晶体管用途时能否提高层控制精度,这些问题都十分重要。今后,为了探寻石墨烯更广阔的应用领域,还需继续寻求更为优异的石墨烯制备工艺,使其得到更好的应用。(3) 石墨烯在纳米存储器上的应用前景 传统的半导体工艺技术已逐渐逼近物理极限,难以大幅度提高存

石墨烯的制备

石墨烯的制备 摘要: 近年来, 石墨烯以其独特的结构和优异的性能, 在化学、物理和材料学界引起了广泛的研究兴趣. 人们已经在石墨烯的制备方面取得了积极的进展, 为石墨烯的基础研究和应用开发提供了原料保障. 本文大量引用近三年最新参考文献, 综述了石墨烯的制备方法: 物理方法(微机械剥离法、液相或气相直接剥离法)与化学法(化学气相沉积法、晶体外延生长法、氧化?还原法), 并详细介绍了石墨烯的各种修饰方法. 分析比较了各种方法的优缺点, 指出了石墨烯制备方法的发展趋势. 关键词: 石墨烯; 石墨烯氧化物; 制备; 功能化石墨烯。 背景摘要 2004年, 英国曼彻斯特大学的Geim研究小组首次制备出稳定的石墨烯, 推翻了经典的“热力学涨落不允许二维晶体在有限温度下自由存在”的理论, 震撼了整个物理界[1], 引发了石墨烯的研究热潮[2]. 理想的石墨烯结构可以看作被剥离的单原子层石墨, 基本结构为sp2杂化碳原子形成的类六元环苯单元并无限扩展的二维晶体材料, 这是目前世界上最薄的材料—单原子厚度的材料. 这种特殊结构蕴含了丰富而新奇的物理现象, 使石墨烯表现出许多优异性质[3-6], 石墨烯不仅有优异的电学性能(室温下电子迁移率可达 2×105cm2/(V·s))[7-8], 突出的导热性能

(5000 W/(m·K))[9-10], 超常的比表面积(2630 m2/g)[11], 其杨氏模量(1100 GPa)和断裂强度(125 GPa)[12-13]也可与碳纳米管媲美, 而且还具有一些独特的性能, 如完美的量子隧道效应、半整数量子霍尔效应、永不消失的电导率等一系列性质[14]等. 与碳纳米管相比, 石墨烯的主要性能均与之相当, 甚至更好, 避免了碳纳米管研究和应用中难以逾越的手性控制、金属型和半导体型分离以及催化剂杂质等难题, 而且制备石墨烯的原料价格便宜. 正是由于石墨烯材料具有如此众多奇特的性质, 引起了物理、化学、材料等不同领域科学家的极大研究兴趣, 也使得石墨烯在电子、信息、能源、材料和生物医药等领域具有重大的应用前景。 一.石墨烯的制备方法概述 目前有关石墨烯的制备方法, 国内外有较多的文献综述,石墨烯的制备主要有物理方法和化学方法. 物理方法通常是以廉价的石墨或膨胀石墨为原料, 通过微机械剥离法、液相或气相直接剥离法来制备单层或多层石墨烯, 此法原料易得, 操作相对简单, 合成的石墨烯的纯度高、缺陷较少, 但费时、产率低下, 不适于大规模生产. 目前实验室用石墨烯主要多用化学方法来制备, 该法最早以苯环或其它芳香体系为核, 通过多步偶联反应取代苯环或大芳香环上6个, 循环往复, 使芳香体系变大, 得到一定尺寸的平面结构的石墨烯(化学合成法)[20]. 2006年Stankovich等[21]首次用肼还原脱除石墨烯氧化物(graphene oxide, 以下简称GO)的含氧基团从而恢复单层石墨的有序结构(氧化?还原法), 在此基础上人们

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