科研进展

美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）卢云峰教授，沈力博士报道了通过喷雾干燥与化学气相沉积（CVD）原位合成了一种具有优秀机械弹性的三维石墨烯-碳纳米管-硅复合材料（G-Si-CNTs）, 同时实现了硅碳负极优秀的循环稳定性（700圈2A g-1 容量保持率90%; 0.014% 容量损失每圈）与机械性能（在100 MPa的压力下结构保持稳定），为设计与工业辊压工艺兼容的硅碳负极材料提供了新的思路。

石墨中引入缺陷或增加层间距可以在一定程度上提高钾离子的扩散系数，但无论哪一种方式都会提升石墨负极的放电电位，牺牲了电池的能量密度。针对上述问题，本文以少层石墨为钾离子电池负极材料，通过表面修饰提高少层石墨表面捕获钾离子的能力，增加插层反应时表面与内部的浓度梯度，驱动钾离子快速嵌入，加快电化学反应动力学过程。

俄罗斯托木斯克理工大学Raul D. Rodriguez课题组将功能化石墨烯单步激光集成到聚合物基质中获得了聚合物纳米复合材料，并解释了其设计、形成机制和应用。激光加工以可控的、直接的方式操纵这种纳米复合材料的物理化学性质，将电介质(MΩ/sq)的电阻调整为高导电材料(Ω/sq)。结合实验和计算方法来阐明石墨烯纳米复合材料的性质和形成机制，证明毫秒时间内从光热聚合物熔化到液相冲击波混合物的不同过程。在电化学传感和天线设备的设计和制造中利用这些石墨烯/聚合物纳米复合材料，展示了在医疗保健和物联网领域的潜力。

这种新型复合材料质量轻的优势源于层状碳复合材料，以及其纳米级的特别设计。研究人员将石墨烯片（垂直排列）在碳纤维电极附着，通过这样的结构提升石墨烯的能量存储能力，堆叠与包含金属氧化物的电极相连，以增加设备的电压和能量密度。也正是因为这种独特的设计，使该复合材料在承受冲击和弯曲强度方面有明显的优势，这种性能的优异性在汽车发生碰撞的情况尤为明显。

氮掺杂石墨烯为各种催化反应提供了一个很有前途的材料平台，但由于氮含量低(N，常作为活性中心)，且不同N构型(吡啶、吡咯、石墨)之间的可调性有限，导致其活性和选择性相对较低。

工作打开了从低成本商业化的单层氧化石墨烯到高结晶宏观材料再到高性能光电子器件的新道路，首次构建了大面积高结晶度宏观组装石墨烯纳米膜/硅的肖特基结室温高速中红外光电子器件。通过纳米膜的体相效应显著提高石墨烯的光吸收率至40%，强化石墨烯的光热电子发射效应，突破了半导体带隙对可探测波长的限制，且与硅CMOS工艺兼容，为传统光电子探测器的波长扩展提供了新思路。

本文综述了石墨烯本征热导率的研究进展及应用现状。首先介绍应用于石墨烯热导率测量的微纳尺度传热技术，包括拉曼光谱法、悬空热桥法和时域热反射法。然后展示了石墨烯热导率的理论研究成果，并总结了石墨烯本征热导率的影响因素。随后介绍石墨烯在导热材料中的应用，包括高导热石墨烯膜、石墨烯纤维及石墨烯在热界面材料中的应用。最后对石墨烯导热研究的成果进行总结，提出目前石墨烯热传导研究中存在的机遇与挑战，并展望未来可能的发展方向。

本文首先介绍了石墨烯纤维的制备方法，然后详细阐述了石墨烯纤维的性能，讨论了其性能提升策略，并总结了石墨烯纤维的应用，最后对石墨烯纤维的未来发展、挑战和前景进行了展望。