科研进展
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哈尔滨工业大学《ACS AMI》:受墨鱼启发!喷雾冷冻构筑石墨烯-纤维素气凝胶,用于热防护与防火
研究提出了一种将新型喷雾冷冻(spray-freezing)制备与墨鱼骨仿生”壁-隔板(wall–septa)”结构相结合的生物启发策略。该石墨烯-纤维素气凝胶以氧化石墨烯/纤维素(HEC)混合分散液为前驱体,经喷雾冷冻快速成形、再冷冻干燥,构筑出富含水平隔板的层状多孔骨架。
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湖南科技学院《ACS AMI》:基于丝瓜络的石墨烯Janus膜,实现不对称超润湿与高效抗盐太阳能蒸发
研究提出了一种基于天然丝瓜络构建不对称超疏水 Janus 光热膜的新策略。该膜以天然丝瓜络为基底,通过对阻燃处理后的丝瓜络进行激光诱导碳化生成 LIG 并经表面化学改性,得到顶层光热超疏水层;再通过等离子体处理构建底层超亲水层,从而形成不对称润湿的 Janus 双层结构。
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福建理工大学《AFM》:3D互穿式MXene/GNS@CC电极和自愈合水凝胶电解质,用于柔性全固态超级电容器
研究提出了一种柔性自愈合超级电容器(SHSC),其由MXene/石墨烯纳米卷轴@碳布(MXene/GNS@CC)复合电极和自愈合聚乙烯醇-聚多巴胺(PVA-PDA)水凝胶电解质组成。MXene/GNS@CC电极是通过一步法电泳沉积(EPD)策略直接在碳布上制备的,在此过程中,石墨烯纳米卷(GNS)与MXene纳米片相互交织,构成了三维(3D)互穿结构。
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ACS Applied Materials & Interfaces:超洁净石墨烯电极实现的高保真电化学
该工作表明,限制CVD石墨烯电化学性能的主导因素并非石墨烯晶格本身,而是合成过程中引入的无定形碳污染;在生长环节消除微量氧,即可让CVD石墨烯展现出与剥离石墨烯相当的本征电化学行为。无氧CVD石墨烯兼具快速的电子转移、更低的检测限与宽浓度范围内的峰电位稳定性,并与微电极阵列构型兼容,为可靠的石墨烯电化学传感平台乃至生命探测仪器提供了一条明确的材料路线。
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复旦大学JACS:石墨烯状装甲纳米片组装体用于快速稳定的高载量储钠
复旦大学李伟等研究团队报道了一种由交叉分布的2 nm厚纳米片组装而成、并被石墨烯状装甲均匀包覆的双壳TiO₂球(TiO₂ NS@G)结构负极设计。该结构实现了以表面控制为主的储钠行为,具有超快反应动力学和优异稳定性,克服了容量、倍率性能与循环寿命之间的长期权衡。
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RICE黄声希团队:用二维范德华材料增强分子“化学指纹”信号
该研究工作通过实验研究了在分子夹层范德华结构中,第二个直接分子-二维材料界面如何改变化学拉曼增强。结果表明,添加第二个接触可以根据两个界面的电子特性以及电荷转移贡献与附加阻尼之间的平衡,重新分配、限制或增强拉曼响应。不对称的TiS2和TiSe2夹层结构揭示了不等同界面以不同方式重塑拉曼响应;近对称石墨烯/CuPc/石墨烯结构则表现出最强的增强,并伴随明显的激发波长依赖性。
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北京石墨烯研究院宋雨晴团队:从微观声子输运到实用热管理,系统梳理石墨烯热管理材料进展
石墨烯因 ~5300 W·m⁻¹·K⁻¹ 的面内热导率和”声子主导导热”特性,自然成为热界面与热扩散候选。但宏观器件里还要过三关:残余界面热阻、取向组装工艺、规模化成本。这篇综述的价值,是把声子物理和工程设计串成一条链,而不是各讲一半。
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中南大学《CEJ》:石墨烯/碳纳米管杂化网络纤维状应变传感器,用于可穿戴手势识别
研究提出了一种在聚氨酯(PU)弹性纤维上构筑石墨烯/碳纳米管(graphene/CNT)杂化导电网络的策略。该纤维状柔性应变传感器通过在 PU 纤维表面构建石墨烯/碳纳米管复合导电网络,实现了高灵敏与宽量程的协同。
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江南大学《Adv ESR》:分级石墨烯水凝胶,用于微生物燃料电池高效产电
研究提出了一种通过水热合成条件调控分级石墨烯水凝胶(GHs)导电性与生物相容性的策略。该石墨烯水凝胶通过调控氧化石墨烯(GO)水热还原的温度与时间制备,形成互连的三维网络结构,并作为 MFC 生物阳极使用。
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《APL》:石墨烯隧穿结用于单分子识别与生物聚合物测序的前景
与贵金属相比,石墨烯具有明显的结构优势。首先,石墨烯由稳定的碳—碳网络构成,具有较高的机械和化学稳定性,不容易出现金电极常见的原子结构漂移。其次,石墨烯仅有一个原子层厚,其基面与边缘具有明显不同的电荷输运特征。在液相条件下,电子隧穿路径有望主要集中于一维石墨烯边缘,从而显著减小有效传感区域,提高空间分辨率。更重要的是,石墨烯边缘可以进行化学修饰,在局域位置引入用于识别分析物的功能基团。
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以氮化硼(BN)和石墨烯纳米片(GNPs)为填料,制备垂直取向、导热且电绝缘的PDMS复合材料
填料经聚多巴胺(PDA)表面修饰,以改善分散性和界面相容性。通过PDMS真空浸渗,制备了具有垂直取向结构并表现出高导热性的B-PDA-G-PVA/PDMS复合材料。所得B-PDA-G-PVA/PDMS复合材料表现出显著的各向异性热传输行为。在8 wt%的低填料含量下,其贯通面热导率达到2.51 W/(m·K),显著高于随机分布复合材料和纯PDMS,同时保持1.08×10^12 Ω·cm的高体积电阻率。
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Nat. Commun. 魔角三层石墨烯中时间反演对称破缺超导的相位敏感证据
器件用干法转移制备,将机械剥离的石墨烯与六方氮化硼转移到 SiO2/Si 衬底上,转角用 θ 台瞄准 1.55°,整个流程在 180 °C 以下完成以避免层间弛豫,其中六方氮化硼在 90 °C 拾取、石墨烯在 35 °C 及以下拾取、在 180 °C 释放;霍尔条、约瑟夫森结与 SQUID 图形用电子束光刻定义并以反应离子刻蚀形成边缘接触,电极依次沉积 Ti/Pd/Al,其中 6 nm 的 Ti 与 Pd 作为正常金属层构成超导-正常金属-超导结。
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Physical Review Letters:宽带激发下石墨烯量子霍尔态击穿的非欧姆—欧姆转变
团队把单层石墨烯封装在六方氮化硼薄片之间,制成 Corbino 环形器件,直接测量体电导。器件横向尺寸为 7.5 × 10 μm²,在 9 T 磁场和约 20 mK 温度下,分别施加直流偏压和最高达 10 GHz 的射频激励。结果显示,直流、射频与升温三者造成的击穿图景相同,击穿曲线的形状和标度与频率无关。较小的自旋能隙在偏压低于 1 mV 时即已消失,较大的回旋能隙则在高达 50 mV 的偏压下仍保持绝缘。
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压缩应变让石墨烯“活”起来:曲率诱导石墨烯sp2→sp3再杂化,解锁超高Li/Na/K离子电池容量
本工作采用第一性原理计算,系统探究了沿zigzag和armchair两个方向施加单轴压缩应变时,石墨烯的微观结构演化、电子特性以及碱金属储能行为。研究发现,压缩应变与碱金属吸附存在显著耦合效应,并归纳出三类由应变‑吸附协同驱动的曲率活化机制。
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上海微系统所在晶圆级石墨烯量子整流研究方面取得进展
研究团队提出了表面预熔工程技术。将锗(110)衬底加热至接近但低于锗的体熔点,使其表面原子层进入准液体无序状态,同时保持衬底内部的单晶结构。在随后的石墨烯生长与可控冷却过程中,精确调节冷却速率,使准液态锗表面重构为周期约0.56 nm的一维条纹结构,并以此作为模板调控上层石墨烯的晶体对称性。