科研进展

为避免聚合物污染，首先在TMDC上生长一层HfO2以隔离支撑层PMMA，然后使用液氮削弱TMDC与生长基底之间的范德华力（vdW），导致TMDC从生长基底上分层。这种转移路径不仅可以保护二维TMDC免受PMMA污染，还可以避免样品开裂、起皱等性能下降，从而有效保持TMDC的电子性能。

本研究通过耦合DC/AC电场，实现了单层石墨烯摩擦力的高精度调控。实验与理论模拟表明，垂直共振效应通过能量分散机制将水平滑动能耗散至垂直共振方向，显著提升界面耐久性。该方法突破了单一电场调控摩擦的固有局限，为纳米器件的摩擦控制与能量耗散提供了新策略，同时为理解复杂界面系统的能量传输机制奠定了理论基础。

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。

我们首次通过低温水溶液还原沉积工艺，成功将纳米级非晶硅沉积到羟基化3D-VG上，制备出具有高倍率性能和长循环寿命的Si/3D-VG多孔硅碳负极材料。其独特的2D-3D分级结构，依托3D-VG框架，将电极在完全锂化过程中的体积膨胀限制在6.3%。此外，长程有序石墨烯相较于非晶多孔碳基底，可将锂离子扩散速率提升一个至两个数量级。

本研究通过原位封装材料体系和创新的器件设计，实现了兼具高性能晶体管功能和一维强关联量子系统的石墨烯纳米带器件。这一成果不仅验证了石墨烯纳米带可用于构建高性能电子器件，还为研究一维量子输运和关联物理提供了理想材料体系。未来，通过进一步优化封装技术和接触界面，有望在量子计算和低功耗电子器件中发挥更大潜力。

研究开发了一种非侵入式防水石墨烯电生理传感器，可在盐水环境中检测多种生理信号，从而克服现有水下监测技术的局限性。通过采用原子级薄的石墨烯界面和简单的防水涂层方法，我们实现了在皮肤表面采集心电图（ECG）、肌电图（EMG）和皮肤电活动（EDA）信号。

得益于VG和CNT产生的广泛褶皱、折叠和桥接微结构，以及PDMS的协同作用，所得VG/CNT/PDMS复合薄膜展现出卓越的应变传感性能，包括宽广的传感范围（拉伸性可达~100%）、高灵敏度（量程因子可达1332.5）、 优异的线性度（R² = 0.98）、快速响应（29 ms）、超低检测限（0.1%）以及卓越的稳定性（经过1000次应变释放循环后性能无显著衰减）。除应变传感外，VG/CNT/PDMS复合薄膜还展现出卓越的多功能特性，包括疏水表面（接触角为108°）和优异的焦耳加热能力（在15V电压下2分钟内可达到110.4°C）。

有效吸附水分的材料的重要特征是水与吸附表面之间形成强氢键，而氧化石墨烯和钙离子均具备这一特性。氢键越强，材料的吸水能力越强。在钙插层的氧化石墨烯中，钙与氧的协同作用促进了水吸附的非凡效果。研究团队还对材料进行了另一项设计改进以增强其吸水能力——他们将钙掺杂石墨烯氧化物制成气凝胶，这是已知最轻的固体材料之一。

该研究揭示了芳纶前驱体在石墨膜制备中的独特优势，证明了氮掺杂与低氧含量前驱体可提升石墨膜结晶质量和双向导热特性，其双向导热性能突破可为5G芯片、功率半导体等高功率器件热管理提供关键材料和技术支撑。