科研进展

提出了一种利用工业兼容工艺实现GO在橡胶复合材料中选择性分散的方法。通过直接混合NR/GO母粒、预硫化NR颗粒、NR胶和硫化助剂，随后进行热压，可在NR/GO纳米复合材料中生成分离的GO网络。所得异质复合材料展现出优异的力学性能，其拉伸模量较同质复合材料显著提升。值得注意的是，由于分离的GO网络，N₂透过率大幅降低，在GO含量为0.5phr时，相较于同质复合材料降低了44%。

本项工作发展了一种后合成修饰策略，在纳米石墨烯的分子骨架内精确掺杂氧原子。与初始的金属纳米石墨烯HBCP-M相比，氧掺杂后的HBCP-OM结构变得扭曲，电子结构和光物理性质明显不同。该工作证实了金属掺杂纳米石墨烯的基态和激发态特征可以通过操控局部金属配位环境来调节，强调了如何通过金属化和π共轭的变化有效地扰动纳米石墨烯的电子结构。这一新型掺杂策略为开发纳米石墨烯基新型杂化材料提供了新的思路。

所采用的多层石墨烯膜（MGM）体系作为模型电极，其结构的高度可控性为揭示基础机制提供了理想平台，但与现实电极材料在结构复杂性和组分多样性上仍存在差距。如何将当前提出的统一标度方法推广到如活性碳以及电极复合体等工程化电极中，是模型向应用转化过程中的核心挑战。

为避免聚合物污染，首先在TMDC上生长一层HfO2以隔离支撑层PMMA，然后使用液氮削弱TMDC与生长基底之间的范德华力（vdW），导致TMDC从生长基底上分层。这种转移路径不仅可以保护二维TMDC免受PMMA污染，还可以避免样品开裂、起皱等性能下降，从而有效保持TMDC的电子性能。

本研究通过耦合DC/AC电场，实现了单层石墨烯摩擦力的高精度调控。实验与理论模拟表明，垂直共振效应通过能量分散机制将水平滑动能耗散至垂直共振方向，显著提升界面耐久性。该方法突破了单一电场调控摩擦的固有局限，为纳米器件的摩擦控制与能量耗散提供了新策略，同时为理解复杂界面系统的能量传输机制奠定了理论基础。

研究通过定向冻干策略，将还原石墨烯氧化物/细菌纤维素（rGO/BC）气凝胶整合到芳纶蜂窝基底（GCH）的六边形空腔中。该结构利用芳纶框架的卓越压缩强度防止气凝胶结构坍塌，而超轻rGO/BC气凝胶（不同氧化石墨烯（GO）浓度，体积密度<3 kg/m³）在不显著增加质量的情况下赋予多功能性。

研究开发了一种成本低廉、可规模化的单步化学气相沉积（CVD）工艺，将一维双壁碳纳米管（DWNTs）与二维氮掺杂石墨烯纳米片连接，实现了95.4%的高产率。所得的N-DWNTs/石墨烯混合电极展现出高导电性，并在2 A/g时具有697.8 F/g的比电容，在50 A/g时为589 F/g。

我们首次通过低温水溶液还原沉积工艺，成功将纳米级非晶硅沉积到羟基化3D-VG上，制备出具有高倍率性能和长循环寿命的Si/3D-VG多孔硅碳负极材料。其独特的2D-3D分级结构，依托3D-VG框架，将电极在完全锂化过程中的体积膨胀限制在6.3%。此外，长程有序石墨烯相较于非晶多孔碳基底，可将锂离子扩散速率提升一个至两个数量级。

本研究通过原位封装材料体系和创新的器件设计，实现了兼具高性能晶体管功能和一维强关联量子系统的石墨烯纳米带器件。这一成果不仅验证了石墨烯纳米带可用于构建高性能电子器件，还为研究一维量子输运和关联物理提供了理想材料体系。未来，通过进一步优化封装技术和接触界面，有望在量子计算和低功耗电子器件中发挥更大潜力。

研究开发了一种非侵入式防水石墨烯电生理传感器，可在盐水环境中检测多种生理信号，从而克服现有水下监测技术的局限性。通过采用原子级薄的石墨烯界面和简单的防水涂层方法，我们实现了在皮肤表面采集心电图（ECG）、肌电图（EMG）和皮肤电活动（EDA）信号。