科研进展
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GPUMD & NEP 应用进展:共振结构调控石墨烯纳米带热电性能
在方法上,作者采用 GPUMD 开展分子动力学与热输运计算,并使用适用于碳体系的 NEP 势函数描述原子间相互作用。声子热导率通过 HNEMD 方法获得,电子输运则基于 MD 轨迹结合 LSQT 方法计算,从而显式考虑电子-声子耦合效应。相比传统弹道输运模型,该流程能够更直接地反映有限温度下晶格热振动对电子输运的影响。
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EcoMat | 3D打印石墨烯遇上蓝藻:可重复使用的高性能生物光伏系统
研究团队采用直接墨水书写(Direct Ink Writing,DIW)技术构筑具有可控晶格孔隙的三维rGO电极,再通过循环伏安电聚合方式在rGO表面均匀沉积PPy,并以光合蓝藻 Anabaena variabilis 构建生物光伏体系。通过同时优化PPy包覆厚度与3D晶格几何结构,研究者在微生物附着、界面润湿、电荷传输、光穿透以及传质过程之间实现了有效平衡。
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石墨烯纳米带扭转方向按需切换首次实现
研究人员表示,这是首次在石墨烯纳米带中实现这种可切换的圆偏振发光。这种能够根据外部环境改变扭转方向和光学性质的材料,未来有望用于光学开关、化学传感器和电子器件等领域。由于螺旋结构还可能影响不同自旋状态电子的传输,因此也有望用于自旋电子器件。
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国立阳明交通大学吴文伟教授Advanced Functional Materials:MoTe2/石墨烯忆阻器中的电致相变与突触功能
国立阳明交通大学吴文伟教授团队,在垂直结构Au/Ti/MoTe2/石墨烯忆阻器中实现了半导体2H相与金属1T′相之间的电致可逆相变,其中石墨烯电极以侧向接触方式引出。开关过程伴随在Ti电极一侧形成一层薄的非晶MoTe2界面区,该区域富含缺陷,被认为有利于相变的可逆演化与电导的渐进调制。
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中国民航飞行学院《Surf. Interfaces》:液态金属/石墨烯-PVA海绵压阻传感器,偏压调控灵敏度
研究提出了一种基于液态金属/还原氧化石墨烯杂化颗粒(LM@RGO)的偏压调控灵敏度策略。该传感器在酸性介质中使氧化石墨烯(GO)静电组装到带正电的液态金属(LM)液滴表面并原位还原,形成 LM@RGO 颗粒,再将其沉积于多孔 PVA 海绵、经机械烧结构筑连续导电涂层。
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曼彻斯特大学科学家发现屏蔽电子相互作用可关闭魔角石墨烯超导性
魔角扭转双层石墨烯是将两层石墨烯以约1.1度的旋转错位堆叠而成,在过去十年中已成为研究最为密集的量子材料之一。然而,研究人员对其超导电性的成因始终争论不休。一些理论认为,是电子本身驱动了产生超导电性的配对;另一些理论则提出,一种涉及原子晶格振动的更常规机制才是原因所在。
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Nature Electronics|五层范德华异质结构建渐变隧穿势垒,实现通用型高性能存储选择器
美国南加州大学南加州大学(现香港大学)汪涵教授与南加州大学杨建华教授构建一维能带理论模型指导器件设计,基于石墨烯 / 二硫化钼 / 主隧穿势垒层 / 二硫化钼 / 石墨烯五层范德华异质结,分别以六方氮化硼、硫化镓作为主势垒制备两种隧穿结选择器,实现优异器件性能,并成功集成 1S1R、1S1C 存储单元,验证其作为通用存储选择器的应用潜力。
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上海交通大学CEJ:石墨烯限域 NCM523 正极助力比容量提升 16.7%–35.0%/产热降低 20.9%–50.8%!
研究人员采用电沉积法将单层还原氧化石墨烯(rGO)均匀、紧密地包覆于 NCM523 颗粒表面,制备了 rGO 含量为 0.5%、1%、2% 的 NCM523/rGO 复合材料。另一方面依托自主搭建的原位微量热测试平台,可在电化学充放电工况下实时捕捉正极材料动态产热信号,联合 COMSOL 电‑热耦合模拟,系统研究了石墨烯限域效应对 NCM523 在不同倍率充放电过程中结构演化、Li⁺ 扩散及副反应的影响。
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印度孟买化学技术研究所《ACS AEM》:一种双功能石墨烯复合材料,同步实现防火阻燃与废水治理
本研究采用了三嗪聚合–磷酸功能化–氧化石墨烯共价整合的双功能复合策略,基于多功能架构中阻燃基团与吸附活性位点的协同。最终,制备出兼具阻燃与染料修复能力的 THTPP@GD 复合涂层。
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北航《Small》:激光诱导石墨烯离子梯度复合薄膜,实现百小时稳定高功率发电!
研究提出了一种复合工程策略。该复合薄膜通过一步法制备质子/阴离子共掺杂聚苯并咪唑(PBI)与亲水性激光诱导石墨烯(LIG)电极,实现了可在同一聚合物体系内可编程构建单离子与异离子梯度构型的离子梯度平台。
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让石墨烯“立正”,为器件散热提供“快车道”
浙江大学高分子系高超教授团队发展了一种多流浇铸技术:通过特制的渐扩流道,让氧化石墨烯浆料同时承受水平与垂直剪切流,使片层在凝胶阶段就“竖立”起来,形成抛物线状垂直排列。干燥后,片层虽被压缩折叠,但材料保留了“垂直记忆”——室温发泡即可让片层重新“立正”,再经2800°C石墨化,最终获得高度垂直取向的石墨烯网络。将其浸入聚二甲基硅氧烷(PDMS)后,实测厚度方向热导率达108.2 W/mK,50 psi下总热阻仅0.18 K cm²/W。在实际电池热管理测试中,12W高功率放电下可使电池表面温度降低20.1°C,优于商业热界面材料(TIMs)。
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ACS SENS | 无聚合物黏弹性微流控集成石墨烯晶体管:实现唾液牙龈卟啉单胞菌的快速检测
本文成功开发了一种无聚合物粘弹性微流控与石墨烯场效应晶体管(GFET)集成的生物传感平台,利用唾液自身粘弹性实现目标菌高效分离和灵敏检测,在临床样本中展现出优异的诊断准确性。该平台具有操作简便、低消耗、易于自动化的特点,适用于牙周炎的即时检测。
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复旦:液态金属/垂直石墨烯复合导热垫,k⊥高达23.58W/mk,接触热阻低至10.7 K·mm²·W⁻¹
复旦大学研究团队将含液态金属的硅橡胶浸渍到石墨烯骨架内部,制备出具备可重构热通路的复合薄膜。经过配方优化,当石墨烯填料仅为 5 wt% 时,该复合材料面外导热系数可达23.58 W·m⁻¹·K⁻¹,接触热阻低至10.7 K·mm²·W⁻¹,压缩模量为 298.3 kPa。 热通路的重构能力来源于压力诱导机制:受到压缩时,液态金属液滴发生变形并相互融合,动态重新连接发生断裂的热传导通路。得益于此,该薄膜在 1500 kPa 压力下仍可以保留 92% 的初始导热系数;经过 10 次压缩循环后导热保持率仍可达 88%。
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Science Advances发表浙江大学高超教授团队成果——仿生高强高刚融合纺石墨烯纤维用于极端环境机器学
受生物分级组装思想启发,本工作提出了多尺度融合纺丝策略,通过连续融合、拉伸取向,实现了高度致密、结构规整石墨烯纤维的制备。融合抑制缺陷机理避免了传统纤维随直径增大的缺陷放大效应,突破了拉伸强度—抗弯刚度平衡瓶颈,实现了拉伸强度高达3.0 GPa、抗弯刚度高达1.6×106 N μm2的协同提升。结合该纤维优异的导热、导电性与极端环境耐受性,开发其作为关键结构材料在极端环境机器学中的应用,为高性能纤维、仿生飞行器、极端环境机器人等领域的发展提供新思路。
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广工:碳纳米管桥接石墨烯(Gr‑CNTs)3D网络用于高潜热、高导热相变复合热管理材料
首先对石墨烯进行硅烷功能化改性,随后通过化学气相沉积(CVD)在改性石墨烯表面原位生长碳纳米管阵列,得到 Gr‑CNTs 分级杂化填料。该结构具备多级光反射效应,形成热桥实现声子传导;三维互联网络同时实现高焓值与高导热性能。对比已发表文献,本工作同时实现高焓值与高导热。