徐云霞
,
丁燕
,
邓凯
,
何青松
,
于敏
,
郭东杰
,
戴振东
材料科学与工程学报
为降低IPMC的生产成本,采用低维纳米碳材料对IPMC铂电极进行修饰.用聚二烯二甲基氯化铵对碳纳米管和石墨烯进行带电修饰,并分散在甲醇中形成稳定的电解液,在已进行一次化学镀铂的Nafion膜上分别电泳沉积碳纳米管和石墨烯薄膜,制备新型IPMC.扫描电镜图片显示:碳纳米管和石墨烯均能成功沉积到膜的表面,且碳纳米管电极层更均匀致密,与铂层结合更紧密.驱动性能测试结果表明:碳纳米管修饰的IPMC致动性能优异,3.0V电压下最大输出位移为13.90mm,最大输出力为15.72mN,分别是同等条件下铂型IPMC的94％和77％,而石墨烯型IPMC最大输出位移和输出力分别是铂型IPMC的51％和40％.
关键词:
IPMC
,
碳纳米管
,
石墨烯
,
电泳
,
电致动性能
郭东杰
,
位自英
,
李亚珂
,
李晓峰
,
孙淑敏
,
陈亚清
,
方少明
材料科学与工程学报
doi:10.14136/j.cnki.issn 1673-2812.2015.05.007
本文首先采用高温化学气相沉积技术(CVD)在泡沫镍模板上生长三维石墨烯(3DG),然后利用化学浴沉积在石墨烯表面沉积碱式镍沉淀,氩气退火后得吸附氧化镍纳米片晶的石墨烯复合膜(3DG/NiO).X-射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)光谱、场发射扫描电子显微镜(FESEM)表征表明:泡沫镍表面生长了致密的三维石墨烯膜,层与层之间呈现明显的堆垛方式;石墨烯膜表面吸附了大量的NiO纳米片状晶体,相邻的纳米晶相互连接形成多孔结构.循环伏安(CV)曲线研究表明:3DG/NiO膜可作为兼具双电层电容和赝电容性能的复合型电极材料.充放电曲线研究表明:3DG/NiO电极的稳定充、放电比电容处于350～400F·g-1之间,300次循环后仅衰减1.12％,库仑效率保持在95％以上.
关键词:
泡沫镍
,
石墨烯
,
氧化镍
,
超级电容器
,
恒电流充放电
于敏
,
丁海涛
,
郭东杰
,
何青松
,
戴振东
功能材料
离子聚合物金属复合材料（ionic polymer-metal composites,IPMC）是一种新型电致形变高分子材料,具有广阔应用前景。为了有效描述IPMC的形变规律,基于IPMC致动原理提出了一种电致动模型。建立了阶梯电压下IPMC膜内水合阳离子的力平衡方程,由水合阳离子的浓度分布及水分子的扩散计算得出水分子的浓度以及含水量分布,结合实验所确定的含水量和应变的关系从而确定IPMC沿厚度方向的应变分布。该计算方法适用于不同形状的IPMC致动器。以悬臂梁IPMC致动器为例,通过应变分布计算得到IPMC致动器在阶跃电压下的输出弯矩和相应的位移响应,模拟结果与实验结果的瞬时响应规律高度一致,证明该模型正确。该模型的建立为IPMC结构驱动一体化设计奠定了坚实的基础。
关键词:
离子聚合物金属复合材料
,
IPMC
,
致动模型
,
数值模拟
郭东杰
,
李亚珂
,
刘瑞
,
陈亚清
,
方少明
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2015.22.021
首先制备了银纳米粒子(Ag NPs)搭载的氧化石墨烯(GO)分子膜；接着,将之均匀分散在商业Nafion 溶液中,得高储水、导电的 GO/Ag 杂化离子交换膜；然后,在膜两侧沉积 Pt 纳米电极,最终获得杂化的离子交换聚合物-金属复合材料(IPMC)电致动器。 IPMC 的交流阻抗谱(EIS)和电致响应测试结果表明, GO/Ag 掺杂后,离子交换膜的电导率增加,IPMC 的偏转角和力输出随着增加；IPMC 的电致动性能与离子交换膜的电导率紧密相关,电导率可作为评价IPMC 电致响应性能优劣的有价值参数。
关键词:
离子交换聚合物-金属复合材料
,
交流阻抗
,
氧化石墨烯
,
纳米银
方少明
,
程瑜
,
位自英
,
李亚珂
,
陈亚清
,
郭东杰
材料导报
首先采用改性Hummers法制备了氧化石墨烯(GO)分子膜,然后通过电泳沉积(EPD)技术在Cu箔上电化学沉积了氧化石墨烯膜(EPD-GO),最后导入氢气气氛(800℃)下退火还原,得到大面积导电石墨烯薄膜(TR-GE).利用X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)光谱、场发射扫描电镜(FESEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、四探针测试仪和电化学工作站分别研究了各阶段产物的物相、形貌、谱学、导电性和电容性能,证明了所制备的石墨烯薄膜具有良好的机械柔韧性和导电性能;同时,还对石墨烯薄膜的成膜及导电性能优化机理进行了探讨.
关键词:
石墨烯
,
电化学沉积
,
导电石墨烯薄膜
单伟根
,
李阳
,
徐晨
,
卢敏
,
郭东杰
,
戴振东
机械工程材料
首先在聚氨酯泡沫基体表面化学镀一层铜，然后电沉积铁，再对聚氨酯进行不同方式的热解，最后对泡沫铁进行还原热处理，研究了热处理工艺对泡沫铁结构与性能的影响，以及热解方式对泡沫铁性能的影响。结果表明：在氮气中热解聚氨酯基体可以有效减少泡沫铁的氧化，获得更好的力学性能；在相变温度以上进行热处理可以有效消除泡沫铁的脆性，减少缺陷；在960℃左右的还原气氛中保温处理2h，可使泡沫铁获得较好的力学性能。
关键词:
电沉积
,
泡沫铁
,
热处理
,
力学性能
焦战士
,
何青松
,
郭东杰
,
戴振东
复合材料学报
合成了磺酸化石墨烯单分子膜, 并按不同质量分数浇注了约200 μm厚的石墨烯/全氟磺酸杂化膜, 全反射衰减红外光谱验证了全部合成和掺杂过程; 对影响杂化膜电致动性能的相关物理参数进行了测试。 利用化学还原沉积技术在杂化膜两侧嵌入Pt纳米颗粒, 制成石墨烯/全氟磺酸-金属复合材料, 并进行了扫描电子显微镜观测。引入低频正弦电信号, 得到聚合物电致动器, 利用力和位移传感器测试其电致动性能。结果表明： 石墨烯掺杂后, 离子交换膜的柔韧性、 离子交换能力、 含水量均得到了一定程度的提高。金属Pt纳米电极表面平整; 颗粒较精细、 均匀; 电极与基底膜结合紧密。杂化膜具有高度的电致形变性能; 相同条件下, 最大输出位移可增加2.38倍。
关键词:
全氟磺酸聚合物
,
磺化石墨烯
,
离子聚合物金属复合材料
,
电致动性能
,
离子交换能力
陈鹿民
,
王晨
,
王才东
,
史波
,
郭东杰
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2017.06.013
以DowCorning 186硅橡胶为介电弹性体(DE)基底膜,以精细Ag纳米颗粒和导电石墨掺杂的硅橡胶为电极,组装了不对称DE电致动膜.两电极膜存在显著的力学性能、导电性能差异,其厚度、模量、面电阻分别为96.8 μm、26.6 MPa、8.42 kΩ/cm2和179.3 μm、32.6 MPa、 3.87 kΩ/cm2.导入4 kV、2 Hz、25%占空比的激励信号,不对称DE膜发生上下振动,中心偏离平衡位置的最大振幅为3.6 mm,偏离角为17.4°.利用激光位移传感器研究了偏振位移与驱动电压、频率之间的关系,结果表明,偏振位移随驱动电压的增加而增加,随激励频率的增加而减小.同时利用ANSYS模拟了不对称DE泵膜的应力输出、功率、流量,计算结果可为研制新型智能可控微泵提供实验数据和研究基础.
关键词:
电活性聚合物
,
绝缘弹性体
,
硅橡胶
,
微泵
,
有限元分析
王敬平
,
郭东杰
,
牛景扬
应用化学
doi:10.3969/j.issn.1000-0518.2002.09.008
由二乙醇胺与H4SiW12O40*nH2O合成了[(HOCH2CH2)2NH2]8*[SiW12O40]2*H2O. 单晶结构解析结果表明,晶体属三斜晶系,空间群P1,晶胞参数:a=1.353 2(3) nm,b=1.923 3(4) nm,c=2.047 2(4) nm,α=89.28(3)°,β=85.49(3)°,γ=82.99(3)°,Z=2,V=5.275 4 nm3,R=0.060 2,Rw=0.140 2. 标题化合物分子由2个杂多阴离子、8个质子化的二乙醇胺、1个结晶水组成. 化合物具有可逆光色性. 热分析结果表明,化合物阴离子在548.5 ℃左右分解.
关键词:
杂多金属氧酸盐
,
钨硅酸
,
二乙醇胺
,
晶体结构
,
Keggin结构
