科研进展
-
Nature Electronics|五层范德华异质结构建渐变隧穿势垒,实现通用型高性能存储选择器
美国南加州大学南加州大学(现香港大学)汪涵教授与南加州大学杨建华教授构建一维能带理论模型指导器件设计,基于石墨烯 / 二硫化钼 / 主隧穿势垒层 / 二硫化钼 / 石墨烯五层范德华异质结,分别以六方氮化硼、硫化镓作为主势垒制备两种隧穿结选择器,实现优异器件性能,并成功集成 1S1R、1S1C 存储单元,验证其作为通用存储选择器的应用潜力。
-
上海交通大学CEJ:石墨烯限域 NCM523 正极助力比容量提升 16.7%–35.0%/产热降低 20.9%–50.8%!
研究人员采用电沉积法将单层还原氧化石墨烯(rGO)均匀、紧密地包覆于 NCM523 颗粒表面,制备了 rGO 含量为 0.5%、1%、2% 的 NCM523/rGO 复合材料。另一方面依托自主搭建的原位微量热测试平台,可在电化学充放电工况下实时捕捉正极材料动态产热信号,联合 COMSOL 电‑热耦合模拟,系统研究了石墨烯限域效应对 NCM523 在不同倍率充放电过程中结构演化、Li⁺ 扩散及副反应的影响。
-
印度孟买化学技术研究所《ACS AEM》:一种双功能石墨烯复合材料,同步实现防火阻燃与废水治理
本研究采用了三嗪聚合–磷酸功能化–氧化石墨烯共价整合的双功能复合策略,基于多功能架构中阻燃基团与吸附活性位点的协同。最终,制备出兼具阻燃与染料修复能力的 THTPP@GD 复合涂层。
-
北航《Small》:激光诱导石墨烯离子梯度复合薄膜,实现百小时稳定高功率发电!
研究提出了一种复合工程策略。该复合薄膜通过一步法制备质子/阴离子共掺杂聚苯并咪唑(PBI)与亲水性激光诱导石墨烯(LIG)电极,实现了可在同一聚合物体系内可编程构建单离子与异离子梯度构型的离子梯度平台。
-
让石墨烯“立正”,为器件散热提供“快车道”
浙江大学高分子系高超教授团队发展了一种多流浇铸技术:通过特制的渐扩流道,让氧化石墨烯浆料同时承受水平与垂直剪切流,使片层在凝胶阶段就“竖立”起来,形成抛物线状垂直排列。干燥后,片层虽被压缩折叠,但材料保留了“垂直记忆”——室温发泡即可让片层重新“立正”,再经2800°C石墨化,最终获得高度垂直取向的石墨烯网络。将其浸入聚二甲基硅氧烷(PDMS)后,实测厚度方向热导率达108.2 W/mK,50 psi下总热阻仅0.18 K cm²/W。在实际电池热管理测试中,12W高功率放电下可使电池表面温度降低20.1°C,优于商业热界面材料(TIMs)。
-
ACS SENS | 无聚合物黏弹性微流控集成石墨烯晶体管:实现唾液牙龈卟啉单胞菌的快速检测
本文成功开发了一种无聚合物粘弹性微流控与石墨烯场效应晶体管(GFET)集成的生物传感平台,利用唾液自身粘弹性实现目标菌高效分离和灵敏检测,在临床样本中展现出优异的诊断准确性。该平台具有操作简便、低消耗、易于自动化的特点,适用于牙周炎的即时检测。
-
复旦:液态金属/垂直石墨烯复合导热垫,k⊥高达23.58W/mk,接触热阻低至10.7 K·mm²·W⁻¹
复旦大学研究团队将含液态金属的硅橡胶浸渍到石墨烯骨架内部,制备出具备可重构热通路的复合薄膜。经过配方优化,当石墨烯填料仅为 5 wt% 时,该复合材料面外导热系数可达23.58 W·m⁻¹·K⁻¹,接触热阻低至10.7 K·mm²·W⁻¹,压缩模量为 298.3 kPa。 热通路的重构能力来源于压力诱导机制:受到压缩时,液态金属液滴发生变形并相互融合,动态重新连接发生断裂的热传导通路。得益于此,该薄膜在 1500 kPa 压力下仍可以保留 92% 的初始导热系数;经过 10 次压缩循环后导热保持率仍可达 88%。
-
Science Advances发表浙江大学高超教授团队成果——仿生高强高刚融合纺石墨烯纤维用于极端环境机器学
受生物分级组装思想启发,本工作提出了多尺度融合纺丝策略,通过连续融合、拉伸取向,实现了高度致密、结构规整石墨烯纤维的制备。融合抑制缺陷机理避免了传统纤维随直径增大的缺陷放大效应,突破了拉伸强度—抗弯刚度平衡瓶颈,实现了拉伸强度高达3.0 GPa、抗弯刚度高达1.6×106 N μm2的协同提升。结合该纤维优异的导热、导电性与极端环境耐受性,开发其作为关键结构材料在极端环境机器学中的应用,为高性能纤维、仿生飞行器、极端环境机器人等领域的发展提供新思路。
-
广工:碳纳米管桥接石墨烯(Gr‑CNTs)3D网络用于高潜热、高导热相变复合热管理材料
首先对石墨烯进行硅烷功能化改性,随后通过化学气相沉积(CVD)在改性石墨烯表面原位生长碳纳米管阵列,得到 Gr‑CNTs 分级杂化填料。该结构具备多级光反射效应,形成热桥实现声子传导;三维互联网络同时实现高焓值与高导热性能。对比已发表文献,本工作同时实现高焓值与高导热。
-
安徽农业大学ACB:挑战氧化剂定论:通过具有五边形和相邻空位的碳缺陷实现抗生素耐药性基因的自发降解
我们提出了一种基于K₂FeO₄诱导的氧化蚀刻和催化石墨化的一般合成策略,该策略可利用氧化石墨烯(PVDC)或可再生生物质前驱体(生物质衍生PVDC)制备出具有五边形结构及相邻碳空位的碳材料。
-
氮化硼-石墨烯复合膜,可千次折叠稳定散热!原位生物合成策略打造生物基电子散热新材料
该策略在细菌纤维素(BC)生长过程引入聚多巴胺改性氮化硼-石墨烯杂化纳米片(BNNS‑PDA/GNS‑PDA),依靠生长中纤维素网络束缚预排布纳米片,后续干燥压实进一步提升纳米片面内取向,构筑强界面连续传热网络。
-
英国邓迪大学《AMI》:新思路!宏观三维波纹结构石墨烯构筑
研究提出了一种以模具压印结合水增塑的 GO 宏观三维波纹结构构筑策略。该三维波纹结构以真空抽滤 GO 纸为前驱体,通过对应模具将平整 GO 纸压制成型,实现了三角波纹、正弦波纹与波纹板等多种宏观三维构型的精准构筑。
-
上海交通大学《Carbon》:贻贝启发定向石墨烯/环氧涂层,实现耐久界面自修复防腐
研究提出了一种受珍珠层与贻贝黏附蛋白(MAP)启发的定向石墨烯/环氧(M-DGE)复合涂层策略。该涂层通过层层交替堆叠水平取向石墨烯与环氧树脂(EP),并引入 MAP 界面层,制备出高阻隔、可界面自修复的 M-DGE 复合涂层。
-
垂直取向碳纤维复合弹性散热材料助力大功率电子器件散热
北京化工大学 卢咏来教授、高洋洋教授与北京林业大学 李京超副教授团队联合攻关,提出移动链辅助流动取向‑界面适配制备策略。该策略向有机硅交联网络引入高分子羟基有机硅自由链,结合挤出流动取向与纵向切割工艺,制备垂直取向 V‑cSi/fSi‑OH/CF 热界面材料。自由羟基硅链可调控前驱体流变行为,辅助碳纤维在挤出剪切下实现垂直取向,同时提升基体界面浸润性与链段运动能力。
-
液态金属桥接垂直石墨烯导热垫:高面外热导率(k⊥) 151W/mk,2.09 MPa低压缩模量热界面材料,性能优于莱尔德T‑flex700
北京航空航天大学研究团队将聚丁二烯封装液态金属(LM@PB)与垂直取向石墨烯薄膜(GFs)复合,制备得到 LM@PB/GF 复合热界面材料。通过溶剂辅助超声分散制备均匀稳定的 LM@PB 浆料,并采用硅烷改性强化石墨烯薄膜与 LM@PB 之间的界面结合。利用堆叠‑切割工艺构建**双连续导热通路**,实现高效的面外导热。