许震
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浙江大学高超课题组:高强高导热石墨烯复合块材
受传统建筑榫卯结构启发,浙江大学许震长聘副教授、高超教授团队提出了一种“反相增强”(Inverse Phase Enhancement, IPE)策略:通过负载少量环氧树脂作为增强填料,在GP层间构建离散分布的二维榫接(2DJT)结构。该结构在改善了层间应力传递效率和能量耗散能力的同时,有效维持了初始连续的导热通路,从而兼顾二维层状组装材料的综合力学性能和导热功能。
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清华大学徐志平、浙江大学许震ACS Nano:宏观石墨烯组装体中的多机制电传输:连接理论与实际性能极限
研究人员通过多尺度、多机制的理论框架,深入探讨了石墨烯组装体在实际条件下的电导率极限。该研究不仅阐明了宏观电传输的关键因素,还预测了相对于石墨的实际性能极限,并提出了通过化学还原、高温石墨化和优先选择大片层来提高电导率的策略,同时强调了在基本结构单元水平上进行进一步实验表征的必要性。
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浙大高分子最新《Nature Materials》:室温制备高性能石墨烯基碳纤维
经过近十五年的持续思考和探索,浙江大学高分子系高超教授团队最新工作提出“分域剪切多流场”方法,在氧化石墨烯凝胶纤维中实现微纤亚单元的液晶织构,当纤维凝固干燥时,氧化石墨烯分子在每个微纤单元内限域折叠。区别于传统氧化石墨烯分子在纤维结构中的无序折叠和堆积,微纤限域具有折叠细晶特点,大幅减少并减小了石墨烯间的微孔缺陷,形态由扁平粗孔变为针状细孔。在25℃室温催化还原下,限域折叠的石墨烯纤维表现出优异的拉伸强度(5.19GPa)和模量(529GPa),导热率、导电率分别达到232W/mK和120S/cm,同时具有92%的碳含量,实现了室温制备高性能石墨烯基碳纤维。
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浙江大学《自然·通讯》:超弹性石墨烯发泡材料!
该技术利用可膨胀微球作为发泡剂,聚乙烯醇(PEG)为塑化剂,精确调控泡孔壁厚度(0.5–5.2 μm)和密度(70–145 mg cm⁻³)。所得材料具备超高导电性(8×10⁵ S m⁻¹)、导热性(44.9 W m⁻¹ K⁻¹)和抗疲劳特性(千次压缩后塑性变形仅0.6%)。该方法可扩展至氮化硼、蒙脱土和MXene等二维材料,并兼容块体与3D打印结构,为工业化量产提供了无毒、快速、低成本的路径。
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浙江大学高超课题组:具有良好抗脱层性能的二维层状材料
团队揭示了层间能量耗散(而非单纯结合强度)是决定二维层状材料抗脱层性能的核心机制;提出了人工层间缠结增韧(IET)策略,显著提高了氧化石墨烯薄膜的脱层强度(11.8 MPa),接近天然珍珠层(13.3MPa),并制备了一系列具有良好面外抗脱层性能的二维层状功能材料。
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突破性卷对卷工艺:两步快速焦耳热制备大面积石墨烯薄膜
本文提出了一种快速、连续的石墨烯薄膜制备方法,即通过焦耳加热化学还原的氧化石墨烯膜,并集成高通量的卷对卷工艺。这种方法不仅能快速制造石墨烯薄膜,而且在能效和成本方面具有明显的优势
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浙大高超课题组《Small》:高柔韧性和超弹性石墨烯纳米纤维气凝胶,用于智能手语
这种机械稳健性源于其跨尺度多孔结构,该结构由双曲微孔和多孔纳米纤维组成,具有较大的弹性变形能力。研究进一步揭示了柔性和超弹性GNFA 作为电传感器在检测拉伸和弯曲变形方面表现出的高灵敏度和超稳定性。将GNFA 传感器安装到人的手指上,并通过多层人工神经网络实现了高精度的手语智能识别,就是最好的证明。这项研究提出了一种高柔性、高弹性的石墨烯气凝胶,可用于传感器技术中的可穿戴人机界面。
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浙江大学Nano Letters:层间缠结调控制备高性能石墨烯基复合纤维
通过设计分子相互作用提出了一种全新的层间缠结调控策略,突破了仿贝壳石墨烯基复合纤维韧性和强度的极限。在对缠结网络的调控中,指出材料机械性能的两个增强趋势:(1)引入氢键,形成额外的动态凝聚缠结点,增强层间缠结网络,促进载荷的有效传递和应力的平均分布,实现了石墨烯基仿贝壳材料更高的强度和韧性的组合。纤维的最高强度能够达到1.58 GPa,韧性52 MJ/m3。(2)同时引入氢键和金属离子配位键,增强层间缠结网络,制备的纤维强度为2.3 GPa,杨氏模量有253 GPa,实现了更高强度和刚度的组合,超过了以往常见层状复材的增强策略。
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浙江大学许震副教授 揭示二维分子“随机落叶”聚沉行为
探究了二维大分子在相分离过程中聚集的热力学机理和动力学特征,提出“随机落叶 Random Falling Leaves”模型描述了二维分子聚集动力学规律。基于传统的Flory溶液理论,揭示了不良溶剂比例控制的氧化石墨烯临界聚沉现象,构建了“随机落叶 Random Falling Leaves” 动力学数学模型,理论推断并实验验证了二维大分子聚集体尺寸与不良溶剂含量呈现指数关系。有趣的是,二维分子微观的聚集动力学过程与日常“无边落木萧萧下”的诗意场景不谋而合,同时符合一种数学规律。
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浙江大学《AFM》:塑性溶胀法制备功能性石墨烯气凝胶纤维纺织品
这种近乎固态的塑料膨胀工艺使纺织品中的石墨烯保持了较高的结构有序性和可控密度,并在密度为 0.4gcm-3 时表现出创纪录的高达103MPa的抗拉强度和高达1.06×104S m-1 的导电性。GAF 纺织品具有113MPa的高强度、多种电学和热学功能以及高孔隙率,可作为更多功能材料。塑料膨胀法为制造各种气凝胶纤维纺织品提供了一种通用策略,为其现实应用铺平了道路。
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浙江大学许震博士莅临我中心交流
本次报告中,许震博士主要从石墨烯的大分子行为和研究生工作学习两方面展开交流,介绍了关于氧化石墨烯(GO) 2D大分子的单分子构象行为、液晶凝聚态以及宏观材料的工作进展。以单层GO为实验模型,总结了构象以及构象转变的基本原理与规律,展望了构象精确设计与控制的发展方向;提出了一种新的构象工程方法学,为典型二维石墨烯的宏观材料的“加工—结构—性能”提供了系统的思路。
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高烯科技子课题获得2023年度浙江省科技厅“尖兵领雁”计划项目立项
“尖兵”“领雁”“尖峰”“领航”计划是由省级财政资金设立支持的四大计划。其中,“领雁”计划即以抢占科技制高点为目标,按照“长远部署、系统推进”的原则,从已有优势和潜在优势出发,围绕专用芯片、人工智能与融合应用、先进制造与智能装备、氢能与燃料电池、新型柔性与磁性材料、重大疾病精准诊疗、新药创制与医疗器械等重点领域,推进5-10年中长期、持续化、系统性的攻关任务。
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浙大许震《ACS Nano》多功能导电复合双曲石墨烯气凝胶框架
在这里,我们利用二维片材无法识别的几何曲率来打破填充系统的效率限制。我们引入双曲曲率概念来调解 2D 平面拓扑和 3D 填充空间之间的不相容性,并通过面对面接触保持有效的导电路径。双曲线石墨烯框架在增强纳米复合材料的导电和导热功能方面表现出创纪录的效率。
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浙大等《Adv Mater》:2D种子拓扑石墨化方法制备高导热碳纤维
本文,浙江大学高超、刘英军、许震、上海交通大学国凤林等研究人员在《Adv Mater》期刊发表论文,研究提出一种2D种子拓扑石墨化方法,将2D石墨烯纳米片氧化物晶种组装在PAN前驱体中,实现调节和缓解石墨化过程中的拓扑不相容性。这种方法实现了强机械力学强度和高达850 W/mK的导热率,这种性能比市售PAN碳纳米纤维材料的导热性提高一个数量级。