科研进展

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。

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。

来自山东大学、田纳西大学、齐鲁工业大学（山东省科学院）的研究团队，应用了一种基于机器学习神经进化势（NEP）的模拟框架，结合随机接触算法与主动学习策略，实现了GF/PDMS复合材料在拉伸—压缩变形下的热—力耦合行为精准预测。他们成功模拟了石墨烯泡沫/聚二甲基硅氧烷（GF/PDMS）复合材料在形变（40%拉伸至50%压缩）下的热—力耦合行为。

分步控制氧化路径以实现外延介电层：在洁净石墨烯上外延生长hcp-Hf薄膜（高温600°C形成大岛；室温RT形成连续膜）。自然氧化（空气暴露）：揭示a-HfOₓ → h-HfOₓ → m-HfO₂序列。热氧化（400°C）：加速相变，验证h-HfOₓ为m-HfO₂前驱体。结合STEM表征与ReaxFF分子动力学（MD）模拟，阐明石墨烯通过模板效应稳定中间相。扫描近场光学显微镜（s-SNOM）证实亚氧化物导电性高于m-HfO₂。

张金灿教授聚焦石墨烯实用化进程中的核心挑战——大面积高质量薄膜的可控制备，系统介绍了其课题组在石墨烯化学气相沉积（CVD）生长、批量制备及前沿应用领域的突破性进展。针对石墨烯产业化应用中普遍存在的薄膜污染、制备效率低、转移损伤及器件性能瓶颈等关键难题，研究团队提出了系列创新解决方案并取得显著成果。

我们展示了氟化石墨烯 （FG） 作为双功能填料，以克服石墨烯高导电性和界面相容性差的缺点，同时保持高导热性。结果表明，通过界面相互作用可以降低 FG 与基体之间的界面热阻。此外，FG 诱导聚偏二氟乙烯 （PVDF） 分子链的面内取向以加速散热。FG 含量仅为 5 wt.% 的复合薄膜表现出极高的导热率 （6.8 W·m−1·K−1），比原始 PVDF 薄膜高 30 倍。

本研究采用、片状铜粉（低红外发射率）和石墨烯（宽波长吸收）作为功能填料，铜粉具有良好的导电性和遮盖力，石墨烯的六方层状结构赋予其耐腐蚀性和光谱吸收特性，二者的协同作用可显著提升涂层的综合性能。

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。

将预先设计好的三维（3D）金属印章直接压印在2D材料表面，以形成部分物理接触和部分悬空（非接触）的界面结构。其中，在局部接触区域，金属-二维材料界面的强相互作用确保了二维材料可以被金属从衬底上剥离；而在非接触区域，二维材料完好无损地保留在衬底上以形成图案化的2D独立阵列。该物理图案化过程避免了使用任何光刻胶和化学试剂，使二维材料的晶圆级，快速和高质量的图案化成为可能。

该技术利用可膨胀微球作为发泡剂，聚乙烯醇（PEG）为塑化剂，精确调控泡孔壁厚度（0.5–5.2 μm）和密度（70–145 mg cm⁻³）。所得材料具备超高导电性（8×10⁵ S m⁻¹）、导热性（44.9 W m⁻¹ K⁻¹）和抗疲劳特性（千次压缩后塑性变形仅0.6%）。该方法可扩展至氮化硼、蒙脱土和MXene等二维材料，并兼容块体与3D打印结构，为工业化量产提供了无毒、快速、低成本的路径。