材料分析与应用

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。

本研究提出了一种构建具有优异柔韧性和高性能电磁波吸收能力的GO增强型水凝胶的创新策略。通过利用GO含氧基团与聚合物网络之间的动态氢键作用，结合GO层间的滑动效应，GO水凝胶的断裂应变提升了1.4倍（达578.7%），且GO水凝胶的最大拉伸强度从0.10 MPa提升至0.25 MPa。同时，GO表面基团与水分子之间的氢键优化了介电性能，赋予GO水凝胶优异的阻抗匹配能力和卓越的电磁波衰减能力，如在11.2 GHz时RLmin为−43.5 dB，以及6.2 GHz的宽带宽。此外，GO水凝胶展现出卓越的热绝缘性能。本研究为开发机械耐久且高效的电磁波吸收材料奠定了基础，可应用于柔性电子设备及可穿戴电磁防护装置。

提出了一种利用工业兼容工艺实现GO在橡胶复合材料中选择性分散的方法。通过直接混合NR/GO母粒、预硫化NR颗粒、NR胶和硫化助剂，随后进行热压，可在NR/GO纳米复合材料中生成分离的GO网络。所得异质复合材料展现出优异的力学性能，其拉伸模量较同质复合材料显著提升。值得注意的是，由于分离的GO网络，N₂透过率大幅降低，在GO含量为0.5phr时，相较于同质复合材料降低了44%。

研究通过定向冻干策略，将还原石墨烯氧化物/细菌纤维素（rGO/BC）气凝胶整合到芳纶蜂窝基底（GCH）的六边形空腔中。该结构利用芳纶框架的卓越压缩强度防止气凝胶结构坍塌，而超轻rGO/BC气凝胶（不同氧化石墨烯（GO）浓度，体积密度<3 kg/m³）在不显著增加质量的情况下赋予多功能性。

研究开发了一种成本低廉、可规模化的单步化学气相沉积（CVD）工艺，将一维双壁碳纳米管（DWNTs）与二维氮掺杂石墨烯纳米片连接，实现了95.4%的高产率。所得的N-DWNTs/石墨烯混合电极展现出高导电性，并在2 A/g时具有697.8 F/g的比电容，在50 A/g时为589 F/g。