北京大学

本文系统综述了以碳纳米管和石墨烯为代表的烯碳材料在人工肌肉领域的应用进展。分别从一维纤维和二维薄膜的烯碳人工肌肉宏观表现形态出发，介绍了既作为结构材料，又提供了响应、驱动功能的烯碳材料在人工肌肉中的应用；从机电性能、可编程的响应形变以及传感功能三个方向，介绍了烯碳材料作为增强赋能相在人工肌肉材料中的功能性应用。最后总结并展望了基于烯碳材料人工肌肉面临的机遇与挑战。

本文，北京大学张锦院士团队在《Nano Lett》期刊发表名为“Carbonene Fibers: Toward Next-Generation Fiber Materials”的论文，研究对碳纤维的结构、分类和设计策略进行了全面探讨，并总结了碳纤维制备和应用的最新进展。最后，该工作还发表了其对开发下一代轻质、高性能、多功能和智能碳纤维材料的看法。

重点关注CVD石墨烯薄膜的掺杂，主要针对电子和光电子领域的应用。旨在全面了解与应用相关的掺杂性能，包括掺杂稳定性、掺杂均匀性、载流子浓度、载流子迁移率、电导率和光学透明度。综述目的还在于为CVD石墨烯薄膜的未来掺杂技术在各种应用中提供展望。

本文系统综述了湿法纺丝制备石墨烯纤维的关键步骤，重点讨论了制备技术与石墨烯纤维结构之间的关系。论述了提升纤维性能的相关策略，综述了石墨烯纤维在功能/智能纤维领域应用。并对提升石墨烯纤维耐热性、导热性、导电性等性能的关键问题进行总结阐述，最后总计并展望了石墨烯纤维在超轻导线、可穿戴储能、传感、生物电极等领域的发展前景。

近日，北京大学刘忠范院士、亓月助理研究员、河南大学陈珂教授、美国莱特州立大学吴志强教授等人利用卷对卷化学气相沉积（CVD）技术批量制备了一种大面积、轻质、柔性、具有超宽带强电磁屏蔽效能的铁磁性石墨烯石英纤维织物（FGQF）。

研究展示了一种基于CW-CVD系统批量合成具有毫米尺寸域的高质量石墨烯薄膜的有效方法。随着缺陷密度的降低和性能的改善，收到的石墨烯被证明是电子和防腐应用的有前途的候选材料。该工作为高质量石墨烯薄膜的批量制备提供了新的思路，也为未来石墨烯薄膜的商业化应用提供了良好的材料基础。

近日，西北工业大学甘雪涛教授在 Nano Letters 上发表了利用氧气-水分子控制双层石墨烯（BLG）不对称电荷掺杂实现中心反演对称性破缺和强SHG的研究工作。研究团队发现，对原始BLG进行退火处理后，氧和水分子吸附在BLG与亲水性二氧化硅界面上，引起BLG层间内建电场和中心反演对称破缺。所获得的BLG上SHG强度与单层二硫化钼的SHG强度相当，表明氧气-水分子吸附并通过氧化还原控制的BLG上电荷掺杂是打破BLG中心反演对称性的有效方法。

综上所述，本文提出了互补CVD方法，能够在很宽的薄层电阻范围内大面积均匀制造轻质和柔性GGFF，通过这种方法，GGFF的不均匀性相对于用单碳前体获得的GGFF显著降低，且可用于心血管疾病治疗。所获得的GGFF在低工作电压下表现出令人印象深刻的电热性能，具有宽温度范围、超快的电热响应和均匀的加热温度，在低能耗下实现了显著的抗/除冰性能。互补的CVD制备方法显示出可靠的可扩展性和普遍性，可以为各种材料的大面积均匀合成提供灵感，例如其他碳材料或 TMDC。

近日，北京大学张锦院士与新加坡南洋理工大学李述周教授和中国科学技术大学张忠教授等人合作，开发了一种新型的多孔还原性氧化石墨烯(HrGO)/PBIA复合纤维，该纤维具有支架结构，其中HrGO发挥钳夹作用，有效地将大量PBIA链穿过平面内的孔。少量的HrGO (0.075 wt%)可以使HrGO/PBIA纤维的抗拉强度(5.81 GPa)和杨氏模量(134.2 GPa)分别提高11.5%和8.3%。通过广角X射线散射和粗粒度分子动力学模拟，研究者发现少量分散良好的HrGO提高了结晶度，并作为拓扑约束，增强了PBIA链的横向相互作用。此外，在复杂的应用场景中，HrGO/PBIA纤维的良好兼容性也通过动态和循环加载测试得到证实。

本研究首先简要介绍了EM的发展，然后讨论了高质量石墨烯的合成。然后总结了生产悬浮石墨烯膜的各种方法及其在多维 EM 表征中的应用，包括高分辨率2D成像、低温 EM 3D重建和4D原位液体EM。基于目前的成果，最终提出了石墨烯膜在更前沿应用的前景。

4月27日，“BGI大讲堂”第5讲在博雅厅会议室举行。中国科学院院士、北京大学教授、BGI副院长张锦为主讲嘉宾，作题为《烯碳纤维的控制制备与应用探索》的专题报告。为大家讲述在碳材料道路上的科研思考与学术实践，整场报告历时两个多小时，会议现场座无虚席。