武汉理工大学

今年年初，在与武汉汉烯科技有限公司董事长、武汉理工大学理学院教授何大平探讨时，他突然想到：能否将陶瓷与石墨烯材料相结合形成一种新材料？“传统陶瓷并不导电，而石墨烯可导电，两者结合后会不会增加陶瓷性能？”顺着这个思路，依托湖北省石墨烯产业技术创新中心链主企业汉烯科技供应的优质石墨烯材料，团队研发出陶瓷复合材料，实现了多重突破：从“不导电”变为“可导电”，力学和热学性能也显著提升。

武汉理工大学何大平教授课题组提出了一种激光分步诱导石墨烯（LSIG）策略，结合聚焦与离焦激光加工，以优化石墨烯的结晶度和方阻。最初施加的聚焦激光照射会导致纵向热量在基底中渗透与扩散，从而促使PI分子转化为石墨烯，但同时产生大量缺陷；随后施加的离焦激光照射则能有效修复缺陷并促进晶粒生长。

我们展示了氟化石墨烯 （FG） 作为双功能填料，以克服石墨烯高导电性和界面相容性差的缺点，同时保持高导热性。结果表明，通过界面相互作用可以降低 FG 与基体之间的界面热阻。此外，FG 诱导聚偏二氟乙烯 （PVDF） 分子链的面内取向以加速散热。FG 含量仅为 5 wt.% 的复合薄膜表现出极高的导热率 （6.8 W·m−1·K−1），比原始 PVDF 薄膜高 30 倍。

首先阐述了石墨烯组装膜的制备方法，包括蒸发诱导逐层自组装、喷涂、旋涂、高温热还原、化学气相沉积、湿法纺丝和真空过滤法，并对其各自的优缺点进行了系统分析。重点研究了通过高温热还原制备的自组装石墨烯组装膜的微观结构形貌和物理性质，并对其电导率进行了比较评估。随后，作者系统地回顾了石墨烯组装膜在电池、超级电容器和电化学传感器等方面的应用进展（如下图），强调了其对电极活性材料在电荷存储能力、离子扩散动力学和传感灵敏度方面的性能提升。最后，对未来的研究方向进行了展望，探讨了石墨烯组装膜在可扩展生产、缺陷工程以及下一代电化学器件的多功能集成等方面所面临的挑战。

武汉理工大学何大平教授团队报道了一种能够拓宽石墨烯泡沫应变响应热开关热调节范围的可行方法，实现了弹性石墨烯泡沫的可扩展焊接；多层石墨烯泡沫具有宽广的热阻调节范围（15.49-604.85 cm2 K W-1），开关比高达39；石墨烯泡沫在动态热管理中表现出卓越的性能。

通过这种分离行为，制造了原位生长的AGFs传感器，它们对普通传感器难以识别的温度和干扰的微小变化表现出快速响应和超高灵敏度。因此，展示了一种制备超薄石墨烯宏观薄膜的新可行策略，它们可以成为多功能、超高灵敏度传感器的优秀候选材料。

记者看到，石墨烯集流体薄如蝉翼，李伦将它多次弯折都没有变形。“它的厚度只有10微米，无论将它弯折多少次，放到显微镜下观察，都丝毫不会有裂纹。而且别看它轻柔，它可是经历了两次高温锻造，就如同孙悟空被丢进太上老君的炼丹炉锻造过一般。”

石墨烯组装薄膜是一类前景广阔的碳材料，具有出色的导电性和导热性，同时还具有显著的机械稳定性、化学惰性和低密度，非常适合用于射频和微波电子应用。基于石墨烯组装薄膜的射频和微波电子器件具有与金属材料相当的电气性能，同时还具有重量轻、柔韧性好、耐腐蚀、散热效率高和抗疲劳性强等优点。这些突出特性使电子设备能够适应高集成度的智能环境。因此，石墨烯组装薄膜的应用极大地推动了射频和微波技术的进步，促进了金属替代。

“将纳米级的细小石墨粉变成石墨烯薄膜，我们花费数年攻关，才掌握了高温碳修复这一关键核心技术。如今，我们的产品已处于全球领先水平。”在江岸区岱家山科创城的武汉汉烯科技有限公司，武汉理工大学理学院教授、博士生导师何大平十分自豪。