科研进展

哈尔滨工业大学8月20日消息，国家自然科学基金委和“973”项目资助的“石墨烯表面组装及其应用研究”取得重要进展。由哈尔滨工业大学基础交叉科研院微纳米技术研究中心胡平安教授带领课题组撰写的研究成果论文，近日在国际著名学术刊物《先进功能材料》上刊出。

据每日科学网站近日报道，澳大利亚科学家用石墨烯制造出了一种更致密的超级电容，其使用寿命可与传统电池相媲美，且能量密度为现有超级电容的12倍，可广泛应用于可再生能源存储、便携式电子设备以及电动汽车等领域。相关研究发表在最新一期的《科学》杂志上。

研究人员希望该技术能扩展到其他材料。柯蒂斯说：“我们设想将来的TCNL能在其他物理或化学性质方面实现渐变模式，比如石墨烯的导电性。这一技术有着广泛应用，在纳米电子学、光电子学和生物工程中，将人们带进前所未及的领域。”

近日，在北京市科委支持下，清华大学魏飞教授团队成功制备出单根长度达半米以上的碳纳米管，创造了新世界纪录，这也是目前所有一维纳米材料长度的最高值。相关内容近日在线发表在国际著名期刊《美国化学会纳米》上。

研究小组以由6个碳原子形成的六角形分子为基本单位，利用“交叉耦合”法，使不同分子结合在一起。但如果只用六角形分子，只能形成片状的石墨烯，为此，研究人员在六角形分子之间又增加五角形和七角形的碳分子，从而形成了弯曲的结构。

这要多亏莱斯大学几年前申请的一项专利：利用环境友好工艺制造具有独特性能的氧化石墨烯片。它们的平均直径为22微米，相当于人类发丝宽度的四分之一，但与目前用于制造碳纤维的石油基沥青微粒相比，却算得上庞然大物。“沥青微粒只有2纳米大小，我们的氧化石墨烯片要大上约1万倍。”研究论文的第一作者、莱斯大学研究生项长胜(音译)说。

研究人员把人工合成的弹性蛋白质与层状石墨烯(一个原子厚度的碳原子堆积起来形成石墨烯)结合。暴露在近红外光的照射下时，这种石墨烯层会发热，进而影响合成蛋白质，合成蛋白质变冷会吸水，而变热时会释放出水分。这两种材料合在一起形成了纳米复合生物高聚物，或称为一种水凝胶。其设计为一面的透气性比另一面更强，透气性更强的这一面吸收和释放水分就比另一面更快。

可吸附比自身重300倍石油的海绵你见过没？东南大学电子学院博士研究生毕恒昌团队研发的石墨烯海绵高效吸附材料就有这个强劲威力。据介绍，该材料经过实验室测试后，确定可用于处理大型石化、厂矿企业的有机废水以及泄漏到公共水域的有毒有害溶剂及油类等。目前市场上还没有此类兼顾高吸附效率、快速油水分离处理、高循环利用率、易于回收利用泄漏品、无二次污染等优点的吸附剂产品问世，而本材料极好地填补了这一市场空白。

为克服这些问题，研究人员开发出一种新方法，可在室温中使用乙醇作为溶剂和乙基纤维素作为稳定的表面活性剂，乙醇和乙基纤维素都不会产生残留物。新方法产生出的石墨烯黑色粉末中，石墨烯薄片的尺寸约为50×50平方纳米，厚度约为2纳米。虽然这种小片状尺寸的石墨烯间会有无数雪花状的连接，但与其他表面活性剂相比，乙基纤维素聚合物的高稳定大大减少了薄片之间的电阻。

中国宝安介绍，与现有技术相比，此发明通过高温造粒或低温冷冻造粒加工，形成的石墨烯球结构均一，体积小、密度大、导电性能好、方便运输，可作为碳微球应用于催化剂载体、药物运输、锂离子电池以及超级电容器，安全性能高，可以连续制备生产，适宜大规模生产。据了解，中国宝安在石墨烯领域的研发主要由控股子公司深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司来完成。

为了实现产品的微型化，研究小组选择了只有一个原子厚度的石墨烯材料。而更令人惊奇的是，制造这种超级电容器并不需要高精尖的设备器械，一台普通的DVD刻录机就可以完成整个生产过程。

该团队首次提出了石墨烯一体化空气电极的概念，成功地在泡沫镍基体中构筑了三维多孔石墨烯。泡沫镍所具有的高导电性，结合多孔石墨烯合适的孔道结构，使得所制备的锂—空气电池表现出优异的倍率性能

美加州大学纳米器件实验室研究小组，通过用热导性极好的石墨烯多层膜做成排热通道，使氮化镓(GaN)晶体管的热斑降低了20℃，从而使器件寿命延长了10倍。GaN是一种能在高电压下运行的高效高亮度大功率半导体发光材料。但GaN电子器件因热管理困难而应用范围受限。