王路达

将悬浮在多孔聚碳酸酯轨迹蚀刻聚合物上的纳米多孔石墨烯进行改性，随后将其封装在离子溶液中。实验结果验证了该装置的离子传输特性及其电动力能转换能力。理论模拟表明，该电信号源于外加压力下的选择性离子传输。此外，该装置还展现出表征生物力学参数（如脉搏、声音和运动）的能力，并与水凝胶集成后，还表现出学习和遗忘功能。

该工作揭示了气-液界面 CO2 输运过程中一个关键调控因素：界面水合。相比单纯调节孔径或增强分子吸附作用，控制孔口附近水分子的分布和取向更直接地决定了 CO2 能否高效通过纳米孔。研究结果表明，疏水、近电中性的孔边环境更有利于提高 CO2 输运效率并维持离子阻隔，而过强的电荷和极性相互作用可能因诱导形成水壳层而适得其反。

该工作从纳流体传输机理出发，创新性地提出“流动阻力匹配”设计策略，通过多层级结构协同调控，在保证高渗透性的同时显著抑制非选择性泄漏。复合膜体系采用相分离法制备的多孔 PVDF 基底提供宏观机械支撑，在其上集成双层纳米孔石墨烯实现分子级筛分，并引入超薄 PDMS 涂层对缺陷进行有效封堵与修复，整体工艺与 MEMS 及微纳加工流程兼容，膜面积可扩展至 300 cm²，具备良好的规模化制造潜力。

在本研究中，通过该方法对石墨烯纳米孔进行精确的定点修饰，得到具有高功能化，高表面电荷密度的石墨烯纳米孔。理论模拟表明，纳米孔附近表面电荷密度的提高能够带来优异的阴阳离子选择性和盐差能转换性能。离子输运测量表明，在100倍盐度梯度下，定点修饰的纳米孔石墨烯器件实现了81.6 W m-2的功率密度和35.4%的能量转换效率，优于当前报道的最先进的石墨烯基盐差能发电器件。

受水和气体在石墨烯表面和碳纳米管内滑移行为的启发，石墨烯表面的水的滑移行为有利于气体扩散层中水的排出，从而有望减少水淹现象的发生。在传统基于碳黑的微孔层中加入仅1%质量分数的超临界流体剥离制备的石墨烯，微孔层表面的裂痕相比碳黑微孔层减少了60%，面电阻减少了3%，气体透过率增加了近3倍。