许震
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Science Advances发表浙江大学高超教授团队成果——仿生高强高刚融合纺石墨烯纤维用于极端环境机器学
受生物分级组装思想启发,本工作提出了多尺度融合纺丝策略,通过连续融合、拉伸取向,实现了高度致密、结构规整石墨烯纤维的制备。融合抑制缺陷机理避免了传统纤维随直径增大的缺陷放大效应,突破了拉伸强度—抗弯刚度平衡瓶颈,实现了拉伸强度高达3.0 GPa、抗弯刚度高达1.6×106 N μm2的协同提升。结合该纤维优异的导热、导电性与极端环境耐受性,开发其作为关键结构材料在极端环境机器学中的应用,为高性能纤维、仿生飞行器、极端环境机器人等领域的发展提供新思路。
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浙江大学高超教授团队,最新Nature Materials:把石墨烯纤维“拉”出世界纪录!
浙江大学许震研究员、高超教授、潘定一教授、李鹏副教授合作,通过使用高粘度溶剂(如甘油),氧化石墨烯分散液能够展现出类似聚合物熔体的强粘弹性,这源于二维片层间由高粘度溶剂介导的强水动力相互作用。基于这一发现,团队成功实现了石墨烯纤维的超高倍拉伸纺丝,拉伸比高达11,结合高温退火处理,高效地消除了多尺度缺陷,制备出具有高度有序、致密堆积结构的石墨烯纤维。
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浙江大学《Matter》发现氧化石墨烯液晶新状态——受挫细畴中间态
浙江大学许震长聘副教授与清华大学徐志平教授合作,在GO液晶的两个极限状态中发现了一种新的中间态——受挫细畴液晶(fragmented liquid crystal, FLC)。通过调节GO片层间作用处于排斥与吸引平衡时,大尺度液晶畴受挫细化为接近单片尺寸的局部有序区域。也就是说,体系不再追求大范围一致取向,而是形成许多小尺度、彼此受限的局部有序畴。受挫细畴液晶既保留了尺寸细化至极致的局部取向有序结构,也保持了液晶的流动性,是一种新的液晶受挫过渡状态。
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浙大许震长聘副教授和清华徐志平教授合作《Nature Communications》:揭示π-π堆叠在氧化石墨烯聚集中的主导作用
浙江大学许震长聘副教授、明鑫博士与清华大学徐志平教授通过实验与理论合作,揭示了π-π相互作用在GO聚集中的主导作用。该主导机制为GO的分散与稳定提供了一种新的超分子作用视角,为石墨烯材料组装的调控丰富了手段,同时也给石墨烯衍生物以及纳米碳材料表面相互作用提供了新的理解。
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浙江大学《CEJ》:一种受珍珠层启发! 基于石墨烯的导电性纳米复合材料,用于EMI屏蔽等
研究受珍珠层“砖瓦”结构的启发,报道了一种由整齐的石墨烯片层骨架增强的类似珍珠层的环氧体纳米复合材料,该材料具有显著提高的断裂韧性和导电性。
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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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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。