长春工业大学在石墨烯相关领域取得了系列高水平研究成果

近日，长春工业大学-北京石墨烯研究院协同创新中心高光辉教授和吕威教授合作的研究成果在国际高水平学术期刊发表，受到了广泛关注，该研究利用水凝胶电解质和微孔石墨烯膜电极组装制备柔性超级电容器，可以稳定地在零下60℃温度下工作，很好地解决了电池及电容器等储能器件在低温环境下的容量衰减问题。相关研究成果已经发表多篇研究论文（Small 2021, 17, 2103091; ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13, 12432−12441;ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 23400−23407; Solar RRL 2022, 6, 2101011）。

长春工业大学-北京石墨烯研究院协同创新中心自2019年10月成立以来，在刘忠范院士和张锦院士的联合指导下，结合吉林省产业发展布局和地方资源优势，广泛开展石墨烯相关领域研究，逐渐形成了石墨烯伤口敷料、石墨烯储能材料、石墨烯膜材料、石墨烯生物材料、石墨烯量子点、石墨烯气凝胶材料等特色研究方向，并取得了一系列重要研究成果。

石墨烯课题组重要研究

高光辉课题组承担了某部委项目，研发出了石墨烯伤口止血敷料产品，其主要利用海藻酸、壳聚糖等高分子材料改性的氧化石墨烯与水凝胶材料相结合，利用冷冻干燥技术制备石墨烯止血海绵敷料，并应用于伤口止血。所研发的石墨烯水凝胶止血敷料的吸液率达到了2000%，其力学性能达到了400 kPa以上，孔隙率高达95%以上，并展示出优异的抗菌性能，其止血时间仅为20秒，在战伤人员伤口止血领域具有重要应用价值。

孙德课题组基于石墨烯优异的电学、力学和光学等性能，在石墨烯复合分离膜与石墨烯光热膜等方向取得了重要研究进展。该课题组采用一步电化学法实现石墨烯剥离与膜组装同步进行，制备的石墨烯改性不锈钢筛网油水分离效率达97%以上；制备的石墨烯-聚苯胺导电微滤膜的平均通量与聚苯胺比增加1.4倍；制备的石墨烯-聚苯胺光热膜实现了光热转换效率达到93.0%，正在与我省相关企业实现产业对接。

杨旭东课题组基于石墨烯量子点以其优异的光致发光特性、高稳定性、低生物毒性、可调制的界面结构等特点，对石墨烯量子点光致发光机制、光致发光性能调控以及聚合物复合进行深入研究，并进一步探索了石墨烯量子点及其复合材料在传感、能源器件、催化、光热治疗等领域的应用。

李奚课题组将一系列具有不同形貌（金纳米壳、纳米笼、纳米棒、纳米星)或手性结构(L型-和D型-纳米螺旋）的金纳米材料（Au NMs）被分别构建于石墨烯（GO）表面形成Au/GO拓扑纳米结构材料（NSs），并应用于诱导脑损伤部位NSC的增殖、迁移和分化，促进缺血性脑损伤后脑组织的修复。构建的系列Au/GO NSs拓扑纳米结构在脑中风后脑损伤修复方面取得了突出效果。

戴博雅课题组以石墨烯及其氧化物和生物质（甘蔗渣和改性甘蔗渣）为原料，采用溶液共混法和水热法制备了多种生物质/石墨烯复合气凝胶。该复合材料作为吸附剂，在污水中重金属离子、有机染料和抗生素的去除上展示出优异的吸附性能。

郑再航题组受自然界中典型超润湿现象的启发，借助石墨烯材料二维尺寸效应和疏水特性，通过化学气相沉积法、喷涂法和浸涂法，设计制备了一系列具有疏水性和超疏水性的石墨烯基仿生功能表面，在金属、网状材料和海绵等基底上实现自清洁、防冰、防腐蚀和油水分离等功能，进而解决了制备军民用高性能材料和资源再生材料的关键科学问题。此外在石墨烯基长效防腐蚀涂层方向上也取得了突出进展。

刘鑫博士针对传统水凝胶材料在水或油等液体环境下无法实现稳定应用的问题，提出了构建亲疏水协同的分子网络抵抗溶剂侵蚀作用的策略，利用石墨烯作为导电媒介，成功地制备了抗溶剂型石墨烯水凝胶，实现了水凝胶材料在水或油等多种溶剂下对拉伸、压缩、弯曲等机械应力的精确感知。该工作扩宽了水凝胶在柔性电子领域的应用场景，为可植入柔性电子器件的设计提供了新的思路。

这些研究项目有的理论研究已经走在了国内外前列，有的正在与企业共同推进产业化。石墨烯被相关领域称为未来革命性的材料，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，我校石墨烯协同创新中心全体成员将继续不断努力，加强同北京石墨烯研究院的紧密合作，积极主动整合双方优势资源，充分发展长春工业大学特色研究方向，在产业应用方向不断拓展，为吉林省经济建设贡献重要力量。