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石墨烯基柔性薄膜复合材料及其功能化的研究进展

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高分子材料科学与工程 2019年第1期35卷 176-182页

作者：武思蕊李斌李覃赵梁成昆明理工大学化学工程学院云南昆明650500

综述了石墨烯基柔性薄膜复合材料的制备方法及功能化应用。石墨烯基柔性复合薄膜的制备方法包括共混、旋涂、包裹、静电自组装、破碎重组、原位聚合、开环聚合等。不同的修饰途径或聚合物复合会影响石墨烯基柔性复合薄膜的功能化应用。... 详细信息

综述了石墨烯基柔性薄膜复合材料的制备方法及功能化应用。石墨烯基柔性复合薄膜的制备方法包括共混、旋涂、包裹、静电自组装、破碎重组、原位聚合、开环聚合等。不同的修饰途径或聚合物复合会影响石墨烯基柔性复合薄膜的功能化应用。金属修饰可制备对特定气体具有响应的气敏传感器以及较强电子传输能力的锂离子电池负极材料等;聚合物复合石墨烯可制备酶传感器、生物传感器、生物支撑薄膜等。石墨烯基薄膜不同的掺杂方式,不仅使石墨烯薄膜具有金属、聚合物的性质,而且其展现出的功能化,对电子设备、光电器件的发展也有着重要的意义。

关键词：石墨烯柔性薄膜复合材料功能化

磁性石墨烯/聚氨酯柔性导电复合材料自修复性能研究

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磁性石墨烯/聚氨酯柔性导电复合材料自修复性能研究

作者：武思蕊昆明理工大学

学位级别：硕士

柔性导电复合材料由于兼具良好的导电性和柔韧性,并且灵敏度高,适用于多种复杂位置的测量而广泛用于生物医学、勘探、航空航天等多个领域,主要应用于开发多功能柔性传感器。但是由于环境、人为等多方面因素,柔性导电材料长期使用过程中... 详细信息

柔性导电复合材料由于兼具良好的导电性和柔韧性,并且灵敏度高,适用于多种复杂位置的测量而广泛用于生物医学、勘探、航空航天等多个领域,主要应用于开发多功能柔性传感器。但是由于环境、人为等多方面因素,柔性导电材料长期使用过程中会出现裂纹、划伤等缺陷,影响材料使用性能,需要进行定期更换,会增加使用成本,尤其是一些高精度精密柔性传感器材料。因此,在保证柔性导电材料的电、热学性能的同时开发出具有高效自修复性能的功能性柔性导电材料具有一定的科学意义。本文以氧化石墨烯(GO)为原材料,采用化学法将四氧化三铁(FeO)修饰到石墨烯片层上制备磁性石墨烯,再通过外界均匀磁场的干预控制磁性石墨烯片层在聚氨酯中规则排列,同时利用钝化后的碳纳米管支撑起石墨烯片层制备出磁性石墨烯/聚氨酯柔性导电复合材料。通过对复合材料进行微观形貌、化学光谱及物理性能的分析,揭示出复合材料的自修复效能。并深入研究磁性石墨烯的添加量及高温热处理对材料自修复效能的影响。此外,引入的寡层石墨烯(LG)提高了复合材料电、热学性能的同时也强化了材料的自修复效能。实验结果表面:(1)结合SEM和Raman、FTIR光谱分析,经磁场调控后制备的复合材料,其内部的石墨烯片层规则排列,片层轮廓清晰可见,无明显堆叠、团聚现象,且较大部分含氧官能团被脱去,保证了复合材料能够充分发挥石墨烯优异的电、热学性能,从而保证材料的自修复性。(2)通过对比有无磁场环境下的磁性石墨烯/聚氨酯柔性复合材料热扩散系数及修复效能可知,磁场调控下,热扩散系数有效提高了10%～12%。且不同测试温度下,热扩散系数平均下降量约为0.003 mm/s,能够保证高温下材料热扩散系数的稳定性,从而使缺陷修复时间提高了50%,实现了复合材料的快速、高效自修复。通过对比缺陷修复前后的电、力学性能研究中也发现,未经磁场调控的电阻率、抗拉强度分别相差0.026Ω·cm、7.7 MPa,而经磁场调控的为0.006Ω·cm、2.4 MPa。磁场的调控不仅使制备出的自修复柔性复合材料本身具有优异的导电、抗拉性能,而且也保证了复合材料电学、力学性能方面的可修复性。(3)通过研究磁性石墨烯含量对复合材料自修复效能影响发现:分别以磁性石墨烯含量4%和6%为分界点,热扩散系数先增后降,表面电阻率先减后增,说明适当增加磁性石墨烯含量有助于加强复合材料的电、热学性能,从而提高修复效能。通过研究高温热处理对复合材料自修复效能影响发现:高温热处理可以有效除去复合材料中残余的含氧官能团,其中,600℃高温热处理即可达到最佳状态,保证复合材料具有较好修复效能的同时也可降低高温对材料内部结构的破坏。(4)研究发现,引入LG替代还原GO后,从Raman、FTIR光谱仪以及XRD和XPS分析可看出LG缺陷程度低,与石墨烯具有几乎相同的层间距和共轭轨道,且在溶剂和水中具有一定的分散性。优化后复合材料自修复时间缩短了约1 min,重复修复率也较好。在每一个测试温度下优化后复合材料的热扩散系数比原复合材料高约0.0025 mm/s,表面电阻率降低了0.013Ω·cm。LG的引入对复合材料的性能提升有着重要的作用,是强化材料自修复性能的有效手段。

关键词：磁性石墨烯聚氨酯柔性导电复合材料自修复效能寡层石墨烯

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三维石墨烯/聚氨酯复合材料的制备与特性

精细化工 2018年第11期35卷 1848-1852,1858页

作者：赵梁成李斌李覃武思蕊昆明理工大学化学工程学院

以氧化石墨烯（GO）为网络骨架的前驱体,通过水热还原、冷冻干燥制备了石墨烯气凝胶（GA）;再以聚氨酯（PU）为复合材料的填充体,调节PU软硬度与流动性并真空浸渍气凝胶GA,两步法制备出互咬型三维石墨烯/聚氨酯（3DGP）复合材料。利用SE... 详细信息

以氧化石墨烯（GO）为网络骨架的前驱体,通过水热还原、冷冻干燥制备了石墨烯气凝胶（GA）;再以聚氨酯（PU）为复合材料的填充体,调节PU软硬度与流动性并真空浸渍气凝胶GA,两步法制备出互咬型三维石墨烯/聚氨酯（3DGP）复合材料。利用SEM、Raman、FTIR对GO、GA、3DGP的结构与形貌进行了表征,并采用TGA-DSC和自制压阻测试平台分析热稳定性和压阻特性。结果表明：6 g/L GO水溶液在还原剂乙二胺（EDA）作用下,GO片层间相互连接形成规整蜂窝状三维网络结构,其孔径约0.8mm,3DGP中PU与GA能很好地咬合;三维网络骨架的连续性为热运输载体声子提供了良好通道,使得3DGP热稳定性能显著提升,失重率5%时温度较PU提升了45℃;具有低迟滞性（8.7%）并且在压阻测量区间表现出两种压阻效应。

关键词：氧化石墨烯聚氨酯复合材料热稳定性压阻特性

磁性石墨烯/聚氨酯柔性复合材料的制备及自修复效能

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化工进展 2020年第4期39卷 1422-1430页

作者：武思蕊李斌赵梁成李仲明昆明理工大学化学工程学院云南昆明650500

为了提高复合材料的导电、导热及自修复性能,在传统共混法的基础上采用化学沉积法将四氧化三铁(Fe3O4)修饰到石墨烯上,得到磁性石墨烯,并将其与聚氨酯、碳纳米管共混后经磁场干预控制石墨烯片层的排列得到磁性石墨烯/聚氨酯柔性复合材... 详细信息

为了提高复合材料的导电、导热及自修复性能,在传统共混法的基础上采用化学沉积法将四氧化三铁(Fe3O4)修饰到石墨烯上,得到磁性石墨烯,并将其与聚氨酯、碳纳米管共混后经磁场干预控制石墨烯片层的排列得到磁性石墨烯/聚氨酯柔性复合材料。采用SEM、Raman、FTIR对柔性复合材料的微观形貌、分子结构进行表征,并通过激光导热仪、四探针电阻率测定仪和万能试验机分析磁场调控对复合材料电、热、力学以及修复性能的影响。结果表明:磁场下柔性复合材料中的石墨烯片层排列规则,且层次分明,轮廓清晰可见;其热扩散系数相比于未加磁场提高了10%~12%,且在高温下具有稳定性,缺陷修复时间减少了50%;对比出现缺陷前及修复后的复合材料发现,表面电阻率和抗拉强度分别相差0.006Ω·cm和2.4MPa,而无磁场环境下的变化量是其3~4倍。

关键词：磁性石墨烯聚氨酯碳纳米管柔性复合材料自修复

功能三维石墨烯-多壁碳纳米管/热塑性聚氨酯复合材料的制备及性能

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复合材料学报 2020年第2期37卷 242-251页

作者：赵梁成李斌武思蕊李仲明李覃昆明理工大学化学工程学院

采用水热还原法将羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH)接枝到氧化石墨烯(GO)上,经冷冻干燥得到三维石墨烯-多壁碳纳米管气凝胶(GA-MWCNTs),再以热塑性聚氨酯(TPU)为填充体,通过真空浸渍法制得三维石墨烯-多壁碳纳米管/热塑性聚氨酯(GA-MWCN... 详细信息

采用水热还原法将羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH)接枝到氧化石墨烯(GO)上,经冷冻干燥得到三维石墨烯-多壁碳纳米管气凝胶(GA-MWCNTs),再以热塑性聚氨酯(TPU)为填充体,通过真空浸渍法制得三维石墨烯-多壁碳纳米管/热塑性聚氨酯(GA-MWCNTs/TPU)复合材料。借助FTIR、 Raman、 XPS、 TEM、 SEM,对GA-MWCNTs的化学结构、微观形貌进行表征,并通过TGA-DSC、电阻测量仪和力学试验机,分析MWCNTs-COOH质量分数对GA-MWCNTs/TPU复合材料性能的影响。结果表明:MWCNTs-COOH在GO片层间起到交联和支撑作用,形成了蜂窝状三维网络结构,其孔径约为1.2 mm;当MWCNTs-COOH质量分数(以120 mg GO为基准)为10wt%时, GA-MWCNTs/TPU复合材料的导电性、热稳定性、力学性能均得到改善,相比于GA/TPU,体积电阻率降低了63.0%、热分解温度提高了7℃、 30%应变下的应力提高了8.2%。

关键词：多壁碳纳米管氧化石墨烯热塑性聚氨酯导电性热稳定性力学性能

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基于3D打印技术制造柔性传感器研究进展

化工进展 2020年第5期39卷 1835-1843页

作者：李仲明李斌武思蕊赵梁成昆明理工大学化学工程学院云南昆明650500

与传统的涂覆、沉积等加工手段相比,使用3D打印技术可制造复杂立体功能结构的传感器,将3D打印与柔性传感技术结合可以促进未来生物医疗、人工智能等领域的发展。本文介绍了国内外基于3D打印技术制造柔性传感器的最新进展,其中包括聚酰... 详细信息

与传统的涂覆、沉积等加工手段相比,使用3D打印技术可制造复杂立体功能结构的传感器,将3D打印与柔性传感技术结合可以促进未来生物医疗、人工智能等领域的发展。本文介绍了国内外基于3D打印技术制造柔性传感器的最新进展,其中包括聚酰亚胺等多种基底材料、纳米金属等多种打印传感材料;按照熔融沉积、黏弹性墨水沉积、粉末烧结熔化、还原光聚合和材料喷射的制造原理分别阐述了多种传感器的材料选择、成型特点,并对制造方法进行总结分析。虽然3D打印制造柔性传感器件存在着缺乏行业标准及多种类打印材料等问题,但经过不断创新与发展,3D打印将成为柔性传感领域极佳的制造手段。

关键词： 3D打印柔性传感器可穿戴设备电子材料纳米材料

重楼皂苷Ⅰ对紫外损伤的人永生化角质形成细胞(HaCaT)的保护作用研究

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云南农业大学学报（自然科学版） 2023年第4期38卷 621-626页

作者：高梓琪王冬雪武思敏黄业伟满佳旭高蕊蕊张冬英云南农业大学理学院云南昆明650201 云南农业大学普洱茶学教育部重点实验室云南昆明650201

【目的】研究重楼皂苷Ⅰ(polyphyllinⅠ,PPⅠ)对急性中波紫外线(medium wave ultraviolet rays,UVB)损伤的人永生化角质形成细胞(HaCaT)的保护作用及分子机制,为滇重楼在日化用品中的应用提供理论依据。【方法】采用四甲基偶氮唑蓝法检... 详细信息

【目的】研究重楼皂苷Ⅰ(polyphyllinⅠ,PPⅠ)对急性中波紫外线(medium wave ultraviolet rays,UVB)损伤的人永生化角质形成细胞(HaCaT)的保护作用及分子机制,为滇重楼在日化用品中的应用提供理论依据。【方法】采用四甲基偶氮唑蓝法检测不同浓度PPⅠ处理HaCaT的存活率,筛选出无毒性PPⅠ浓度;将HaCaT细胞随机分为4组:空白对照组、UVB处理组(21.6 mJ/cm^(2))、0.250μmol/L PPⅠ+UVB处理组和0.500μmol/L PPⅠ+UVB处理组,采用结晶紫染色法探究2种浓度PPⅠ对UVB处理后HaCaT细胞增殖的影响;采用蛋白质免疫印迹法检测HaCaT细胞凋亡蛋白多聚二磷酸腺苷核糖聚合酶(poly ADP-ribose polymerase,PARP1)、cleaved-PARP1、乙酰基-赖氨酸、K68位点的线粒体超氧化物歧化酶重组蛋白(mitochondrial recombinant superoxide dismutase 2,K68-SOD2)和沉默调节3蛋白(sirtuin3,SIRT3)的表达。【结果】与空白对照组相比,UVB组的HaCaT细胞存活率显著下降,cleaved-PARP1和K68-SOD2表达显著增加,而SIRT3表达显著降低,造模成功。与UVB组相比,PPⅠ各剂量处理组可提高UVB照射后HaCaT细胞的存活率,增加SIRT3的表达,降低K68-SOD2的乙酰化水平,进而减少凋亡蛋白cleaved-PARP1的表达,降低细胞的凋亡水平。【结论】PPⅠ可能通过增强SIRT3活性使SOD2去乙酰化,以增强SOD2活性,减轻UVB照射HaCaT细胞引起的氧化应激和凋亡,从而对HaCaT细胞起到保护作用。

关键词：重楼皂苷Ⅰ 紫外损伤人永生化角质形成细胞去乙酰化酶