科研进展

该研究成功合成了一种具有明确分子结构的亲水型单分子石墨烯量子点（HPGQD）。打破了传统石墨烯量子点（GQDs）结构复杂、难以精准调控的瓶颈，创新性采用有机合成策略，以单苯环分子为前体，实现了原子级可控的GQDs制备，其核心包含132个平面sp2共轭碳原子。这一突破不仅填补了有机与无机化学在纳米材料合成中的鸿沟，更为碳纳米材料的临床应用扫清了结构不确定性的关键障碍。

研究将氧等离子体处理的单层石墨烯嵌入Nafion膜中，可同时提升质子导电性和选择性。分子动力学模拟表明，通过等离子体处理引入的含氧功能基团形成了纳米孔，增强了石墨烯与Nafion之间的界面亲和力，从而改善了界面处的水分分布和质子传导。这种方法有效打破了导电性与选择性之间的权衡关系，为提升DMFC性能提供了可行解决方案。

研究首次报道了从丝瓜珞生物炭（LSBC）合成的三维石墨烯气凝胶复合吸附剂（LGA），用于高效去除水溶液中的亚甲蓝（MB）。该合成过程包括一个有效的碱活化热解过程，随后进行一步法溶剂热静电共组装。LSBC作为增强剂和桥接剂，有效防止石墨烯纳米片聚集，并促进三维分级多孔网络的形成。因此，LSBC为LGA赋予了多种优良性能，包括超亲水性（水接触角为8.0°）及丰富的含氧官能团。

本研究采用、片状铜粉（低红外发射率）和石墨烯（宽波长吸收）作为功能填料，铜粉具有良好的导电性和遮盖力，石墨烯的六方层状结构赋予其耐腐蚀性和光谱吸收特性，二者的协同作用可显著提升涂层的综合性能。

受仿生结构启发，如蝎子腿关节和荷叶表面，提出了一种基于石墨烯/聚二甲基硅氧烷（PDMS）的柔性应变传感器，其敏感性基于纳米裂纹效应。该医用胶带纳米裂纹基传感器展现出高灵敏度（GF = 1.98）、高疏水性（接触角 = 133°）及弯曲循环稳定性（5000次循环测试后ΔR/R0 < 0.2）。此外，该传感器可应用于机器人手部实现精准姿态监测与交互感知。

本文设计并制备了一种新型二维硅负极材料，其具有坚固的层间界面结构。该结构通过硅氧烯与氧化石墨烯的静电自组装，随后经镁热还原反应实现。所得层间界面具有强烈的物理粘附力和紧密接触，从而提供增强的界面稳定性，这对在快速锂离子循环和高倍率操作过程中维持电极完整性至关重要。

研究采用改进的浸渍方法，通过向聚酰亚胺（PI）中添加石墨烯（GE）作为导电增强材料，对复合涂层进行改性。在其表面覆盖有机硅涂层，合成具有电加热和疏水功能的分层复合涂层。平均电加热温度可在240秒内达到162°C，水接触角稳定在106°±0.5°。除冰实验表明，在-15°C环境下冰可明显融化。水膜在界面形成并从涂层表面脱落，显示出良好的除冰性能。

本研究提出了一种构建具有优异柔韧性和高性能电磁波吸收能力的GO增强型水凝胶的创新策略。通过利用GO含氧基团与聚合物网络之间的动态氢键作用，结合GO层间的滑动效应，GO水凝胶的断裂应变提升了1.4倍（达578.7%），且GO水凝胶的最大拉伸强度从0.10 MPa提升至0.25 MPa。同时，GO表面基团与水分子之间的氢键优化了介电性能，赋予GO水凝胶优异的阻抗匹配能力和卓越的电磁波衰减能力，如在11.2 GHz时RLmin为−43.5 dB，以及6.2 GHz的宽带宽。此外，GO水凝胶展现出卓越的热绝缘性能。本研究为开发机械耐久且高效的电磁波吸收材料奠定了基础，可应用于柔性电子设备及可穿戴电磁防护装置。

将预先设计好的三维（3D）金属印章直接压印在2D材料表面，以形成部分物理接触和部分悬空（非接触）的界面结构。其中，在局部接触区域，金属-二维材料界面的强相互作用确保了二维材料可以被金属从衬底上剥离；而在非接触区域，二维材料完好无损地保留在衬底上以形成图案化的2D独立阵列。该物理图案化过程避免了使用任何光刻胶和化学试剂，使二维材料的晶圆级，快速和高质量的图案化成为可能。

该技术利用可膨胀微球作为发泡剂，聚乙烯醇（PEG）为塑化剂，精确调控泡孔壁厚度（0.5–5.2 μm）和密度（70–145 mg cm⁻³）。所得材料具备超高导电性（8×10⁵ S m⁻¹）、导热性（44.9 W m⁻¹ K⁻¹）和抗疲劳特性（千次压缩后塑性变形仅0.6%）。该方法可扩展至氮化硼、蒙脱土和MXene等二维材料，并兼容块体与3D打印结构，为工业化量产提供了无毒、快速、低成本的路径。