科研进展
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北京理工大学王晓毅教授&香港科技大学申亚京教授团队SS期刊发文:柔性磁触觉传感器:石墨烯与周期性磁化技术实现高空间分辨率
本研究成功开发了全柔性磁触觉传感器,通过石墨烯和周期性磁化技术实现了高空间分辨率与机械柔性的统一。传感器在灵敏度、线性度和滞后率方面表现优异,未来可应用于智能机器人抓取、医疗假肢感知和可穿戴健康监测等领域。进一步工作可探索大规模阵列集成和人工智能算法优化,以提升多触点识别能力,推动柔性电子技术迈向实用化。
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韩国首尔大学《AFM》:基于层层叠加石墨烯薄膜的多层复合膜,用于紫外掩模薄膜应用
本研究开发了一种多层复合薄膜,其核心层采用逐层堆叠的石墨烯结构,专为极紫外掩模膜应用进行优化。为支撑石墨烯层并保护其免受氢自由基侵蚀,分别在其顶部和底部表面涂覆了钼和氮化硅薄膜。所得多层复合薄膜展现出优异的机械性能,随着石墨烯层数的增加,其杨氏模量和断裂载荷显著提升。
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浙江大学《Adv Mater》:碳纳米管桥接rGO/MXene光纤,用于高性能光纤超级电容器
研究开发了一种流体驱动湿法纺丝策略,用于制备碳纳米管(CNT)桥接的垂直取向氧化石墨烯(rGO)/MXene纤维(CNT-VA-GMFs)。
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奥地利格拉茨技术大学Nat. Commun.: 通过h-BN和石墨烯上的单分子运动理解二维材料界面上的水行为
进一步证明支撑衬底对水摩擦具有显著影响:h-BN/Ni的摩擦远低于石墨烯/Ni,这与自支撑层的行为相反。这些发现挑战了既有认知,并为需要精确调控水流动性的微流体器件设计提供了新思路。
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二维碳材料新突破:纳米多孔石墨烯与联苯段的精准“合金化”!Advanced Materials
近日,西班牙CSIC-UPV/EHU材料物理中心Ignacio Piquero-Zulaica、Martina Corso、Aran Garcia-Lekue合成了一种新型的二维碳同素异形体,其具有周期性间隔联苯链段的功能性NPG。
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荷兰莱顿大学/北京大学/德国马普所冯新亮院士/张伟哲合作Nat. Commun.:单层功能化石墨烯薄膜材料直接应用于燃料电池
本研究从分子尺度的 sp³ 畸变起步,逐层验证到单层膜的跨膜电导,再到厘米尺度膜在真实燃料电池中的功率输出,形成了一个跨尺度、可追溯的科学叙事。重要的不只是石墨烯“可以”,而是:石墨烯在何种化学功能化下,可以以一种可控、可预测的方式传导质子并保持选择性。
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北京大学/北京石墨烯研究院 JACS:焦耳热化学气相沉积策略制备厚层乱层堆垛石墨烯
该策略的创新性在于,能够对厚层石墨烯的层间构型——包括沿z轴的扭转构型与沿x/y轴的倾斜构型——进行同步、协同的精准调控。具体而言,该方法采用极短的快速热循环(升/降温仅需约2秒),通过动力学控制稳定了亚稳态的乱层堆垛结构,有效抑制其向热力学稳定的AB堆垛转变;同时,焦耳热产生的局部高温一方面抑制了气相副反应,另一方面通过“电学热点”效应促进了对缺陷的选择性修复,从而显著降低石墨烯片层的倾斜程度,实现层内高度有序排列。
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美国莱斯大学等ACS:一种7纳米COF-石墨烯“三明治”结构,让脆性框架韧性飙升8倍的极简策略
用CVD在三层石墨烯两侧各长一层2D COF,形成“COF-石墨烯-COF”三明治薄膜,仅用7 nm厚COF即可把弹性模量、断裂韧性和能量释放率分别提高8.5倍、7.5倍和6.5倍,实现不牺牲化学功能性的机械增韧。
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笃行实干,科创报国——他们是获得国家奖学金的北大工学青年
力学与工程科学学院2022级博士生于立川在微观力学领域严谨求索,定量揭示石墨烯对固体间范德华作用的“透明性”,成果登上多个领域顶刊封面,并被国家自然科学基金委等权威机构报道
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西安交通大学《Energy Fuels》:微波还原石墨烯复合电极,用于超级电容器
研究通过原位微波还原技术,系统优化微波处理参数以实现氧化石墨烯在复合电极中的均匀分散。结合多尺度形态表征与电化学性能分析,建立了由微波处理条件调控的清晰结构-性能关系。
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贵州大学Bioresource Technology:基于闪蒸焦耳加热的微藻衍生涡轮层石墨烯实现高性能储能
该工作不仅为生物质资源的高值化利用提供了新思路,也为绿色、低成本石墨烯的可持续制备奠定了技术基础。未来可探索微藻种类调控、反应器放大优化以及与功能材料的复合应用,进一步提升其在实际器件中的性能与适用性。
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韩国成均馆大学Dae Joon Kang:利用二维材料赋能柔性能量采集应用
韩国成均馆大学Dae Joon Kang等人系统探讨了石墨烯、过渡金属硫化物、MXene、六方氮化硼、黑磷和二维金属有机框架等材料在光伏、压电、摩擦电、热电及射频能量采集中的应用。
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ECAP 工艺赋能石墨烯-铜复合材料:实现力学与导电性能协同提升
ECAP 工艺的关键作用在于,不仅将铜基体晶粒尺寸从原始的约 10μm 细化至 5-7μm,还改善了石墨烯的分散均匀性,增强了石墨烯与铜基体的界面结合强度。值得注意的是,石墨烯含量存在临界值,当含量达到 0.8wt.% 时,会出现严重团聚和分层现象,导致晶粒粗化、力学性能恶化,这一发现为复合材料的成分优化提供了重要依据。
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安农大《Adv Sci》:仿生多尺度石墨烯/聚氨酯海绵复合材料,用于柔性压力传感器和智能缓冲材料
为满足智能家居与医疗健康领域对柔性传感器的迫切需求,本研究提出了一种极具前景、低成本且可持续的解决方案。我们高效地将农业废弃物(LV)转化为生物质衍生的石墨纳米片。通过创新的分级组装方法,以聚氨酯海绵为基体构建了多功能导电海绵(MAPU)。该材料的核心优势在于其多级导电网络与弹性骨架的无缝融合,赋予其卓越的传感性能,足以满足人体健康监测与智能交互应用需求(灵敏度:0.821 kPa−1,响应范围:242 kPa,超过30,000次循环仍保持稳定响应)。
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极低温与超快条件下仍可制备高品质石墨烯
实现低温工艺的关键材料是镍(Ni)金属。研究团队发现,引入镍作为金属催化剂可稳定碳原子重排为石墨烯结构时的能量条件。基于此原理,通过调控镍层厚度与温度,他们证实:在320摄氏度下数秒内可形成单层至双层石墨烯,500摄氏度下则可制备多层石墨烯。