科研进展

课题组成功地利用石墨稀制造方法制备出300纳米以上大直径三维碳纳米管材料。与传统的粒子催化化学气相沉积方法不同，课题组利用圆柱形镍形成管状结构后，在镍表面以石墨稀化学气相沉积方法制备出三维网络状的共价键的碳纳米管交联结构，然后再把镍去处。此三维网络状大直径碳纳米管可用于复杂器件制造、储能、离子/分子的分离、纳米材料传递，界面散热材料，微型热交换器等。

最新研究发现，不管是将石墨烯直接放在铜、镍表面上还是通过其他方法转换到其他金属表面，都能让金属免遭腐蚀。在实验中，他们让单层石墨烯通过化学气相沉积(CVD)在铜上生长从而包裹住铜，结果表明，其腐蚀速度比光秃秃的铜慢7倍；通过让多层石墨烯在镍上生长从而包裹住镍，其腐蚀速度比光秃秃的镍慢20多倍。另外，令人惊奇的是，单层石墨烯与传统有机涂层的抗腐蚀能力一样，但有机涂层的厚度是石墨烯的5倍。

2011年6月，IBM托马斯·沃森研究中心的科学家在《科学》上发文宣布，他们研制出了首款由石墨烯圆片制成的集成电路，向开发石墨烯计算机芯片前进了一大步。这块集成电路建立在一块碳化硅上，并且由一些石墨烯场效应晶体管组成。最新的石墨烯集成电路混频最多可达10千兆赫兹，而且可以承受125℃的高温。这块集成电路还可以运行得更快，未来可用石墨烯圆片来替代硅晶片。届时，由这类集成电路制成的芯片可以改进手机和无线电收发机的信号，使得手机或许能在通常认为无法接收信号的地方工作。

5月，美国科学家使用石墨烯研制的调制器大幅提高了数据包的传输速度，实现超快数据通讯。11月，美国科学家利用石墨烯泡沫研制出一种邮票大小的新型传感器。它操作简单且具独特电性，灵敏度是现有最好设备的10倍，能够用于精确追踪空气中的化学物质。

据外媒报道，美国西北太平洋国家实验室（PNNL）的研究团队利用新途径，构建出了可用于锂空气电池的多孔分层石墨烯。这种基于气泡构建的石墨烯结构的形态与破损的蛋壳相似，可大大提高锂空气电池的储能容量，未来有望取代应用于电动汽车的传统光滑石墨烯片，解决普通石墨烯在使用中易被微粒阻塞的困扰。相关研究报告发布在近期出版的《纳米快报》杂志上。

据美国物理学家组织网11月15日(北京时间)报道，美国西北大学的工程师研制出一种针对锂离子电池的电极，允许电池保有比现有技术高10倍的电量，更可使带有新电极的电池充电率提升10倍。相关研究报告发表在近期出版的《先进能源材料》杂志上。

“概念屋”的外墙包裹着一层石墨烯相变储能材料，这种材料可以使屋内消耗降低到最低。

由美国得克萨斯大学、澳大利亚卧龙岗大学、加拿大不列颠哥伦比亚大学和韩国汉阳大学的研究人员组成的国际研究小组宣布，他们用碳纳米管制造出新型螺旋纱纤维，其扭曲能力比过去已知的材料高1000倍，可利用其制造出比头发丝还细小的微电机。该研究成果发表在近期出版的《科学》杂志上。

能源领域有3位获奖者，分别是伊利诺伊大学香槟分校电子和电脑工程系助理教授刘钢、太平洋西北国家实验室科学家钱卫军和加州大学伯克利分校物理和材料科学系助理教授王枫。王枫毕业于复旦大学物理系，哥伦比亚大学获博士学位，他的研究领域是纳米和石墨烯材料。

课题组在等离子体技术制备石墨烯纳米材料研究中，利用等离子体技术可以直接在石墨表面剥离制备石墨烯，不需要化学试剂，可简化制备过程，且该过程是环境友好的。目前，该种材料的制备成本较高，但随着技术的发展，将有望实现低成本、规模化制备，因此在未来的环境污染治理中有非常重要的应用前景。

该研究巧妙利用过渡金属原子的催化性能，在切割碳-碳键的同时弱化氢-氢键，在碳-氢键形成的同时释放催化剂原子，从理论上论证了在较低温度下切割单壁碳纳米管制备石墨烯纳米带的可行性。研究结果显示，在氢气环境下，有可能在低于500K的温度下实现单壁碳纳米管的纵向切割，从而获得窄的可控的石墨烯纳米带。一旦这种获得石墨烯纳米带的方法在实验上得以实现，将有可能带来微电子领域的突破性进展。(完)