材料分析与应用

研究提出了一种基于还原石墨烯氧化物气凝胶（rGA）与PDMS组成的双相复合材料的制造工艺及配方，用于制备具有超高端可调灵敏度和超宽测量范围的应变传感器。

研究将从三个角度探讨石墨烯在热电领域中的最新研究成果与综述：原始石墨烯、石墨烯-无机复合材料以及石墨烯-有机复合材料。本综述的目的是提升基于石墨烯材料的选取与设计，并推动热电领域的发展。

研究发现，具有较大空隙空间的编织前驱体是确保转化后LIG具有最佳结构平整度和性能均匀性的关键，其片电阻变化始终小于5%，无论激光通量（从35.3到88.8 J/cm²）和加工尺寸（从1到30,000 cm²）如何变化。凭借独特的制造特性以及可优化的性能和特性，基于LIG/PI织物的智能夹克和多种智能服装最终被设计出来，以系统性地展示多模态可穿戴应用，包括生理监测、运动监测、液体检测、身体加热、摩擦发电照明和火灾报警。

在烧结过程中，YACT的热分解同时生成石墨烯和Y₂O₃纳米颗粒。原位热分析表明，YACT分解过程中产生的C2H2是石墨烯形成的主要碳源，而释放的H2确保了石墨烯的质量并消除表面氧化物，从而保持了优异的电导率。关键的是，最终稳定的固体产物Y2O3纳米颗粒与石墨烯和铜基体形成了双重一致的界面，解决了铜-石墨烯复合材料中长期存在的界面不匹配问题。

研究通过原位还原法，利用紫外线（UV）照射合成了具有高导电性和低温耐受性的氧化石墨烯-聚丙烯酰胺水凝胶（RGO-PAM）。通过紫外线照射将氧化石墨烯（GO）还原为RGO，从而提高了凝胶的导电性。

我们采用了一种成本低廉、操作简便且可扩展的石墨烯基墨水丝网印刷制备方法，成功开发出一种基于石墨烯涂层棉织物的热电发电机（TEG），该设备非常适合可穿戴温度传感和能量 harvesting 应用。这种热电发电机（TEG）具有卓越的柔韧性和穿着舒适性。

本研究采用溶胶-凝胶法制备了一种具有增强光热性能的超疏水SiO₂/rGO复合涂层，用于防冰和除冰。SiO₂/rGO涂层的微/纳米结构赋予其卓越的超疏水性（接触角WCA为170°，表面活性SA ≤ 3°）以及光捕获能力和高光吸收率，使表面具备显著的防冰延迟和光热除冰潜力。

研究基于激光照射的氧化石墨烯（GO）涂层与天然竹材，开发了一种双层太阳能蒸发器，实现了高效、稳定且低成本的海水淡化与废水净化。

得益于单层石墨烯，该柔性气体传感器实现了导电通道的高导电性及对NH₃的快速响应，且在传感器弯曲时，施加在SnO₂薄膜上的应变显著降低。该传感器展现出宽广的检测范围（0.5–100 ppm）和低至192 ppb的检测限，响应时间最快可达62秒，并在500次应变循环中保持机械稳定性。该传感器与柔性电路集成，形成具备数据传输与分析功能的可穿戴传感系统，可在多种环境中实现NH₃检测。本研究证明了基于SnO₂的柔性传感器通过高灵敏度与柔性设计，实现可穿戴应用的有效途径。

本文提出了一种基于指状电极和垂直导电脊的柔性平面双模电容式传感器，显著提升了其在压力检测和接近感应方面的性能。通过引入垂直导电脊结构，传感器的性能得到了显著提升。一方面，垂直导电脊在有限区域内形成了多个并联连接的小电容单元。由于这些小型电容器的累积效应，压力灵敏度达到0.5938 kPa^(−1)，几乎是基于指状电极的传统传感器的五倍。另一方面，垂直导电脊结构增强了电极边缘的电场分布并强化了边缘效应，使传感器在非接触式检测时的最大电容变化几乎翻倍，并将其检测范围扩展至60毫米。

研究的一个目标是通过水热法制备石墨烯气凝胶（GA）@纤维素纳米纤维（CNFs），随后进行冻干处理。最终目标是探索将CNFs@GA引入聚乙二醇（PEG）以形成PEG/CNFs@GA复合材料的影响。

研究将氧等离子体处理的单层石墨烯嵌入Nafion膜中，可同时提升质子导电性和选择性。分子动力学模拟表明，通过等离子体处理引入的含氧功能基团形成了纳米孔，增强了石墨烯与Nafion之间的界面亲和力，从而改善了界面处的水分分布和质子传导。这种方法有效打破了导电性与选择性之间的权衡关系，为提升DMFC性能提供了可行解决方案。