科研进展
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【启物明维】神奇的碳纳米材料——石墨烯
早在2009年,兰州大学拜永孝教授在密歇根大学做博士后研究期间就开展了石墨烯制备方法及其应用领域的研究工作。回国后在甘肃省、兰州市和兰州大学各级领导的关心、鼓励和支持下,在石墨烯研究领域的前辈和同仁们的提携和帮助下经过十来年的努力,主要做了如下方面的点滴工作。
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国外研发出可检测羽毛的重量的高灵敏度应变传感器
萨塞克斯大学数学与物理科学学院的马库斯·奥玛拉(Marcus O’Mara)说:“下一波应变传感技术使用了诸如橡胶之类的弹性材料,并注入了诸如石墨烯或银纳米粒子之类的导电材料,我们相信这些传感器是向前迈出的一大步。与科学文献中引用的线性和非线性应变传感器相比,我们的传感器展现出有史以来最大的电阻绝对变化。”
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天津大学纳米及复合材料课题组Nature Communications:粉末冶金法制备三维类石墨烯网络增强铜基复合材料
本文从实验和分子动力学理论计算方面(与华中科技大学朱福龙教授合作)都证实了连续网络结构较二维弥散分布石墨烯具有更高的界面剪切应力,从而提高载荷转移强化机制和增强效率;与基体形成的双相连续网络结构降低了界面处的电子散射并于基体内部成功构筑电子连续传输通道。结果显示,3D-GLNN/Cu 展示出优异的力学、导电和导热性能,具有广泛的应用潜力。此外,这种便捷和易放大的制备方法不受熔体相关制备方法的条件制约,为二维结构单元组装成三维网络结构及其在金属基复合材料中的应用提供了全新途径。
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悉尼大学陈元课题组:插入二维共价有机骨架的高性能石墨烯纳滤膜
在这个工作中,研究团队协同COF的插入和基膜孔结构的两个手段来调控石墨烯纳米片层的结构,显著提高了prGO/COF膜的稳定性的分离性能。COF的插入和大孔的基膜可以大幅提升石墨烯膜的水通量,又能同时保持其良好的选择性。这不仅仅归功于COF对于石墨烯纳米片的层间距的调节。更重要的是,COF可以起到增强石墨烯纳米片网络的自我支撑能力,从而使它们在大孔的基膜上形成结构完整的纳滤膜。这些纳滤膜有更多的纳米皱褶,使其有效面积增加了53.4%。这个工作展示了COF对石墨烯膜结构优越的调控能力。同时这种通过多个途径来优化石墨烯膜性能的策略也可以为以后新型石墨烯膜的设计提供有用的参考。
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厦门大学在石墨烯单分子器件取得重要进展
近日,厦门大学化学化工学院洪文晶教授课题组、萨本栋微米纳米科学技术研究院杨扬副教授课题组及英国兰卡斯特大学Colin J. Lambert教授课题组合作,在基于石墨烯电极的单分子电子器件方面取得重要研究进展。相关研究成果以“Cross-plane transport in a single-molecule two-dimensional van der Waals heterojunction”为题发表于Science Advances (doi号: 10.1126/sciadv.aba6714, IF= 12.804)。
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哈尔滨工业大学科研项目相关技术将用于我国首次火星探测任务“天问-1号
近日,这项“黑科技”被哈尔滨工业大学航天学院冷劲松教授课题组突破,其研制的“基于形状记忆聚合物智能复合材料结构的可展开柔性太阳能电池系统”,在国际上首次实现了基于形状记忆聚合物复合材料结构的柔性太阳能电池的在轨可控展开,解决了柔性太阳能电池的地面卷曲锁紧-在轨可控展开-展开后高刚度可承载的难题。而基于形状记忆聚合物复合材料的智能结构,还将应用于我国首次火星探测任务“天问-1号”。
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浙大高超等人Nature Commun.:规模化生产高强度石墨烯纸!
石墨烯具有极高的面内强度和优异的面外柔韧度,高结晶度的石墨烯组装体需要利用其面内特性。在此,浙江大学高超教授、许震特聘研究员和西安交通大学刘益伦教授合作发现了一种插层调制的增塑现象,提出了一种连续的增塑拉伸方法,将石墨烯薄膜的自发皱褶调节为结晶有序。插层调制塑性是石墨烯组装体的一种重要状态,对其工业加工具有重要意义。
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北京大学刘开辉课题组在高指数单晶铜箔制造方向上取得重要进展
2020年5月27日,北京大学物理学院刘开辉研究员、王恩哥院士与南方科技大学俞大鹏院士、韩国蔚山科学技术院丁峰教授等合作在高指数单晶铜箔制造方向上取得重要进展。研究团队创造性提出晶体表界面调控的“变异和遗传”生长机制,在国际上首次实现种类最全、尺寸最大的高指数晶面单晶铜箔库的制造。相关研究成果以“Seeded growth of large single-crystal copper foils with high-index facets”为题在线发表在《自然》杂志上。
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复旦等制备出新型碳纳米管/石墨烯气凝胶!减少电磁辐射
本文通过一种简便的原位水热法和冷冻干燥方法,开发制备出一种新型的碳纳米管/还原型氧化石墨烯气凝胶吸波材料。该气凝胶具有极低的密度,并在18–26.5 GHz频率范围内实现了极强的介电损耗能力。强吸收、宽吸收频带,轻薄的性能使得CNT/石墨烯气凝胶在电磁波吸收材料中具有很好的应用前景。
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张锦/孟宪伟/韩冰等AM: 持续“下雪”的热疗石墨烯
寻找石墨烯的最佳应用,以及连续、可扩展地制备高质量、高纯度的石墨烯,仍然是两大挑战。于此,北京大学张锦、中科院理化所孟宪伟和北京大学口腔医院韩冰等人开发了一种“脉冲蚀刻”微波诱导“下雪”(“pulse‐etched”microwave‐induced “snowing”,PEMIS)工艺,用于直接在气相中连续、可扩展地制备高质量、高纯度的石墨烯,发现该工艺具有出色的热疗效果。
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中国学者热解废弃生物质取得重要进展
中国科学技术大学江鸿教授课题组与俞汉青教授课题组合作,通过耦合快速热解、常压蒸馏及化学蒸汽沉积技术,分别成功制备了高热值且稳定的固相生物煤和高性能的碳纳米材料(少层石墨烯和碳纳米管),为实现废弃生物质热解技术商业化应用提供了重要的技术支撑。
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“探索石墨烯的世界” —— 张学薇 2019交叉力学之星鼓励奖获得者
科研成果显著,负责“双层石墨烯CVD制备”、“CVD石墨烯转移”等研究课题,发表SCI论文两篇一作(另一篇在投),三篇二作,EI综述论文一作一篇。曾赴韩国基础科学研究中心多维碳材料中心进行为期一年的海外学术交流,师从世界百大材料学家第16位的Rodney Ruoff教授。
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智能碳基纤维候选未来“主咖” 将杂化材料植入纤维世界
“碱液的加入,增强了氧化石墨烯片层之间的静电排斥作用,削弱了含氧官能团之间的氢键相互作用,阻止了片层间液晶态的形成;另外,纺丝过程中初生丝表层的酸碱反应和芯部的静电排斥作用同样阻止了片层取向结构的构建,最终实现了纤维的多孔结构。”朱美芳说,碳基杂化纤维的高导电性和多孔特征,使可穿戴能量存储器件在规模化使用方面展现出美好前景。
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AMO 向 Neumaier 教授表示祝贺
Neumaier 于 2009 年加入 AMO,担任石墨烯研究部门负责人,主要研究如何利用石墨烯和其他二维材料在微电子学和光子学中的应用。具有里程碑意义的成果包括展示了超高速硅集成光电探测器(2014 年)和最灵敏的霍尔效应传感器(2015 年),以及对基于石墨烯器件的晶圆级制造的贡献(2019 年)。自 2013 年以来,Neumaier 还是石墨烯旗舰项目电子器件工作包的负责人。
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欧洲正在开发首条2D 材料实验性试点生产线
该项目的最终目标是在欧洲建立一个覆盖全价值链的生态系统,从生产工具制造商、化学品及材料供应商到建立试点生产线。这一合作项目将为最终成为制造集成GRM的新型电子、光子和传感器的原型产品的基础。2D实验性试点生产线(2D-EPL)将为公司、研究机构和学术机构提供原型设计服务,帮助它们在已建立的制造平台中用2D材料开发各自的创新技术。