科研进展
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研究热点 | 螺旋三层石墨烯中的超莫尔畴
在单个畴区内部,晶格已弛豫为高度有序的莫尔图案,对应扭转角约为1.45°;而在更大尺度上,数据呈现出尺度达数百纳米的周期性超莫尔调制——远超莫尔波长本身(约10 nm)。这一超莫尔图案在空间上呈现为三角形局域极大值(对应畴区中心)与蜂窝状极小值(对应AAA堆叠区)交织的精美镶嵌结构。这与HTG弛豫晶格的理论预言高度吻合,证实畴区内部带隙的开启,而畴壁上存在无能隙的拓扑边界模式。
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联手刘忠范院士!北京工业大学,最新Nature Sustainability:废弃塑料垃圾袋“变身”多功能传感平台
北京工业大学崔光博士、王慧慧副研究员和北京大学刘忠范院士共同开发了一种缠绕式化学气相沉积(CVD)方法,使用废弃塑料垃圾袋(PGBs)作为固体碳前驱体,在二氧化硅织物(SF)上实现了均匀的石墨烯生长,得到石墨烯@二氧化硅织物(G@SF)。
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石墨烯增强铜基复合材料研究现状
文章全面梳理粉末冶金、原位生长、电化学沉积、分子水平混合、累积叠轧、激光选区熔化六大主流制备工艺,详细分析各工艺原理、优缺点、适用场景及典型性能数据,清晰呈现不同工艺的技术特点与应用边界。
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兰大《Small》:通过复合石墨烯氧化物调制氟化石墨的C−F键,用于高能/功率锂电池
本文开发了一种环保、高效且可扩展的复合策略,通过氧化石墨烯对FG进行改性,并实现了公斤级制备。得益于其剥离层结构和调制后的 C─F 键,Li/x wt.%-rGO-EFG 硬币电池表现出了卓越的性能。
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南京航空航天大学王敏团队:高热稳定性石墨烯包覆细晶铜复合材料的研制
石墨烯包覆的细晶铜复合材料展现出比细晶纯铜更优异的热稳定性,这是因为铜颗粒表面石墨烯的包覆有效抑制了铜原子的扩散。此外,对石墨烯包覆细晶铜复合材料拉拔得到的复合导线进行了性能测试,结果表明:与细晶纯铜相比,其硬度提升了53.9%,抗拉强度增加了12%,延伸率提高了29.8%,而电阻率降低了6.8%。该研究为高热稳定性铜基复合材料的研制提供了新的思路。
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哈工大:石墨烯-氮化硼复合四氧化三铁填料(G-BN@Fe₃O₄)赋能PI基材,-57.29dB超强吸波,面内导热提升40.1倍,破解电子EMC与热管理难题
哈尔滨工业大学研究团队采用溶剂热法合成的石墨烯-氮化硼@四氧化三铁(G-BN@Fe₃O₄)粉末作为功能填料,将其引入聚酰亚胺(PI)基体中,并通过热压工艺成功制备了G-BN@Fe₃O₄/PI复合块体材料。
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人工智能进驻量子材料实验室,成功研制石墨烯晶体管
为评估其作为独立实验系统的运行能力,Qumus被赋予了分离面积大于200 μm²的石墨烯薄片的任务。持续超过4小时的实验过程中,该机器人系统分析了先前结果并迭代调整参数。经过五轮优化循环后,成功分离出一片面积为245 μm²的石墨烯薄片。此外,该系统还成功制备了一个完整的石墨烯场效应晶体管。
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通过 hBN/石墨烯 Fabry–Pérot 腔中的声子极化激元实现电驱动相干热辐射
该工作的重要意义在于,它把二维材料电加热、声子极化激元和光学腔增强结合起来,实现了可电驱动、窄线宽、可集成的中红外热发射平台,可用于分子传感、热辐射调控和片上中红外光电子器件。
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Advanced Composites and Hybrid Materials | 三维石墨烯-碳纤维网络和双相高熵合金,用于提升氧化铝陶瓷的机械响应性能
增强效果主要来自三种协同机制。一是石墨烯与碳纤维界面通过酰胺共价键形成三维连续强化网络,确保载荷在基体内高效传递。二是引入的双相高熵合金在受力时通过位错滑移和相界活动额外耗散能量,有效钝化裂纹尖端。三是从纳米级石墨烯到微米级碳纤维的多尺度增强体相互配合,使不同层级变形协调,克服单一尺度增韧的局限,实现了硬度与韧性的同步提升。
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中国矿业大学(北京)王栋民、北京服装学院张力冉等学者联合发表:废弃羊毛联合氧化石墨烯,破解水泥基材料分散与早期水化协同调控难题
本文的重要启示在于:GO在水泥基材料中的有效利用,并非单纯追求片层分散越稳定越好,而是要在分散稳定性、活性位点暴露和水泥水化动力学之间建立协同关系。KG10代表“高分散、强包覆”状态,可体现WK对GO团聚的抑制能力;KG1则体现出更优分散-水化平衡,能够在避免严重团聚的同时保留GO成核促进作用。
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道路养护灌缝材料突破微观修复技术瓶颈,破解公路“年年修、年年裂”难题
石墨烯自修复微胶囊修复路面裂缝的核心思路,是在路面材料(沥青结合料或水泥混凝土基体)制备过程中预先分散数以万计的石墨烯/聚合物复合微胶囊。微胶囊直径设计为30—150微米,内部包裹自主研发的沥青再生剂、慢反应型固化剂或有机硅类裂缝填充修复液。
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浙大高超团队《Adv Mater》:墨鱼骨仿生!多流组装制备超弹性3D石墨烯超材料,用于航空航天、防护装备等
该工作创新性地提出了多流组装策略,受墨鱼骨仿生启发,构筑了层壁架构3D石墨烯超材料,成功将硬碳的机械稳健性与软碳的弹性变形能力集成于一体。
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浙大高超团队《自然•通讯》:多流场石墨烯定向组装构筑类榫卯增韧材料
浙江大学高超教授团队提出了多流场剪切法,并成功实现了氧化石墨烯二维各向异性基元在组装体内的定向组装。采用微孔阵列沿孔壁多向剪切使氧化石墨烯基元形成平行取向和竖直取向周期排列的砖垒结构。在薄膜干燥过程中,平行取向的氧化石墨烯基元致密堆积形成传统层状膜单元,垂直取向的氧化石墨烯基元则历经巨量压缩变形形成范德华互锁结构,分别联结两侧的层状单元。这种范德华互锁结与中国传统木构建筑榫卯结构类似,一方面保障了整体木构建筑的结构稳定性,另一方面具备一定变形能力,使其在地震作用下仍能保持结构稳定,因此称为范德华榫卯结。范德华榫卯结的引入及其空间分布的优化使得石墨烯膜同步增强增韧,拉伸强度达2.1GPa,韧性为87.44 MJ m-3。
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新型超薄膜让燃料电池高温下稳定运行
研究团队提出了一种新型复合膜设计思路。他们将原子级超薄纳米片与纳米限域磷酸相结合,构建出多通道质子传输结构。其中,石墨烯与氮化硼构成的纳米片提供了连续而稳定的传输骨架,而被限制在微纳空间中的磷酸则充当高效“质子中转介质”,使质子能够通过类似“接力跳跃”的方式在材料内部快速移动,从而在无水条件下仍保持高效传导能力。
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中国矿大(北京)《Langmuir》:非共价功能化驱动石墨烯稳定分散!突破石墨烯纤维制备瓶颈
该研究系统探究了非共价相互作用驱动的石墨烯稳定分散策略,深入揭示了不同表面活性剂/聚合物与石墨烯的界面作用机制,建立了分散稳定性与分子结构之间的构效关系,并基于稳定石墨烯分散液成功制备了高性能石墨烯纤维。