水凝胶

本研究成功制备了一种集抗冻、保湿、高拉伸、可回收和高导电性于一体的石墨烯/明胶有机水凝胶，并构建了高性能的可拉伸摩擦纳米发电机。该器件在 -30°C 至 35°C 的宽温度范围内稳定工作，功率密度达 4.5 W/m2，并能准确感知多种人体运动。研究还展示了其在自供电触觉阵列和光热响应方面的多功能潜力。该工作为开发适用于极端环境的柔性自供能电子皮肤和智能人机接口提供了新思路。

研究以海藻酸钠（SA）-聚丙烯酰胺（PAM）双网络水凝胶为基体，以原始石墨烯纳米片为功能填料，通过表面活性剂辅助分散与原位聚合工艺，构建了石墨烯增强水凝胶（GH），再经PDMS封装制备了自驱动柔性接触压力传感器（SGHS）。

研究提出了一种多尺度调控策略；该策略利用高浓度氧化石墨烯（GO）调节堆积密度，采用磷酸二铵进行N-P共掺杂，并以纳米纤维素（NC）作为绿色纳米间隔层。

研究报道了一种聚乙烯醇-乙二胺四乙酸-聚丙烯酸-还原氧化石墨烯 （PHHrGO）水凝胶，该材料通过双分子氢键调控与氧化石墨烯增强的协同作用，实现了贴合皮肤的弹性模量（5-50kPa）、可调附着力（≈2.2N）及增强导电性（>13S/m）。

南京工业大学李长霞教授、王川教授，柏林工业大学Arne Thomas教授合作，通过精准调控COF在石墨烯水凝胶中的电荷分布，提出了全新的“异质电荷性增强蒸发”的策略。该设计不仅实现了盐水蒸发速率超越纯水的反常现象，还展现出广谱废水处理能力，揭示了电荷异质性在调控离子-水相互作用中的关键作用，为下一代水处理材料的设计提供了全新思路。

罗马尼亚布加勒斯特国立理工大学Mariana Ionița及其团队开发一种纳米复合水凝胶，该水凝胶结合rGO衍生羧化物（CBX）和氨化物（AMN），并结合结冷胶、明胶和纤维素纳米纤丝（CNFs），以增强骨组织工程中的成骨作用。

通过在rGOs表面聚合吡咯，合成了rGOs@PPy，从而提高了水凝胶的机械强度和导电性。甘油被引入与水形成二元溶剂。甘油与水之间的氢键确保了水分子在高温下被保留，并在低温下避免结冰，为传感应用提供了必要条件。添加Fe(III)优化了水凝胶的自愈合能力（效率85%）。此外，成功制备了具有高灵敏度（响应时间191毫秒）和宽工作温度范围（-20–45°C）的水凝胶传感器。

研究通过原位还原法，利用紫外线（UV）照射合成了具有高导电性和低温耐受性的氧化石墨烯-聚丙烯酰胺水凝胶（RGO-PAM）。通过紫外线照射将氧化石墨烯（GO）还原为RGO，从而提高了凝胶的导电性。

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。

2021年，吴思达带领团队创立了天津市新碳烯能新材料科技有限公司，她担任总经理，致力于将先进碳材料的研究成果推向市场。团队在国际上首创的“低温负压化学解理石墨烯制备方法”，成功破解了传统制备工艺瓶颈，加速石墨烯材料的量产进程。在此基础上，吴思达所在团队还研发出高通量新型碳基过滤材料。这一创新突破了传统活性炭材料“高性能必然大体积、多孔必然不导电”的局限，为超级电容器和复合水体净化等应用领域带来新的可能，实现高端活性炭材料的国产化替代。

湖南大学科研团队提出了一种在组分之间产生共价键的策略，以通过溶剂交换凝胶化获得具有高机械性能的均匀 ANF/还原多孔氧化石墨烯 (ANF/rHGO) 和 ANF/rHGO/聚苯胺 (ANF/rHGO/PANI) 水凝胶和随后的水热处理。所制备的 ANF/rHGO 和 ANF/rHGO/PANI 水凝胶在 20.2 和 13.8 kPa 的高压缩强度下表现出优异的可恢复性，应变分别为 34.4% 和 30.6%，相比之下，应变为 92.5% 的可恢复性为~20 ANF 水凝胶的百分比。