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中國(guó)學(xué)者發(fā)現(xiàn)質(zhì)子輔助生長(zhǎng)超平整石墨烯薄膜
1月9日，南京大學(xué)物理學(xué)院高力波教授團(tuán)隊(duì)領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)，以“質(zhì)子輔助生長(zhǎng)超平整石墨烯薄膜”為題，在《自然》雜志上發(fā)表了將質(zhì)子輔助生長(zhǎng)用于高質(zhì)量石墨烯制備的研究成果。這項(xiàng)工作，不僅探索出了一種可控生長(zhǎng)超平整石墨烯薄膜的方法，更為重要的是，該團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)了這種生長(zhǎng)方法的內(nèi)在機(jī)制，即質(zhì)子輔助，這種方法有望推廣到柔性電子學(xué)、高頻晶體管等更多重要的研究領(lǐng)域。
a：質(zhì)子滲透和氫去耦合模型；b：普通CVD方法生長(zhǎng)的有褶皺石墨烯；c：氫氣等離子體處理過(guò)后的同位置褶皺變化；d：質(zhì)子輔助生長(zhǎng)的超平滑石墨烯薄膜。
萊斯大學(xué)科學(xué)家研發(fā)新技術(shù) 將垃圾變成石墨烯
萊斯大學(xué)的科學(xué)家推出了一種新工藝，該工藝可以將幾乎所有碳源大量轉(zhuǎn)化成有價(jià)值的石墨烯薄片。該團(tuán)隊(duì)表示，該過(guò)程既快速又便宜，被稱為“閃蒸石墨烯”。該技術(shù)可以將一噸煤，廢食品或塑料轉(zhuǎn)化為石墨烯，而成本僅為其他石墨烯生產(chǎn)方法的一小部分。該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)測(cè)試了由塑料和混凝土制成的復(fù)合材料，并用其“閃蒸石墨烯”增強(qiáng)了這種復(fù)合材料，事實(shí)證明后者特別有前途。
中國(guó)科學(xué)家在單層石墨烯力學(xué)性質(zhì)研究中取得進(jìn)展
中國(guó)研究人員在英國(guó)《自然•通訊》上發(fā)表報(bào)告說(shuō)，他們借助新開(kāi)發(fā)的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)單層石墨烯的定量拉伸測(cè)試。相關(guān)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)技術(shù)有助建立這種“超級(jí)材料”的真實(shí)力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)這種高性能材料更好地應(yīng)用在不同領(lǐng)域，比如制造出更好的飛機(jī)、高鐵輕量化部件以及更強(qiáng)韌的柔性觸摸屏等。
石墨烯氣體通透極限的最新研究成果
3月11日，Nature (《自然》)在線發(fā)表了武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院袁聲軍教授與國(guó)內(nèi)外研究團(tuán)隊(duì)關(guān)于石墨烯氣體通透極限的最新研究成果。論文題為“Limits on gas impermeability of graphene”，袁聲軍和曼切斯特大學(xué)教授、諾獎(jiǎng)得主安德烈•海姆（Prof. Sir Andre Geim）為共同通訊作者。
安德烈•海姆領(lǐng)銜的實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)和袁聲軍的理論團(tuán)隊(duì)合作，通過(guò)實(shí)驗(yàn)與理論計(jì)算證實(shí)了無(wú)缺陷石墨烯的不可透過(guò)性，拓展了不可透過(guò)性的極限，并揭示了氫氣在石墨烯中的異常透過(guò)性機(jī)理。研究使用無(wú)缺陷單層石墨烯密封的小型單晶容器為實(shí)驗(yàn)裝置，發(fā)現(xiàn)石墨烯對(duì)多數(shù)氣體確實(shí)具有不可透過(guò)性，其檢測(cè)精度比之前的實(shí)驗(yàn)提高了8-9個(gè)數(shù)量級(jí)。在這樣超高的檢出條件下可探測(cè)每小時(shí)只有幾個(gè)氦原子的通量。并且對(duì)幾乎所有其他氣體（氖氣，氮?dú)�，氧氣，氬氣，和氙氣），這一行為均表現(xiàn)一致，只有氫氣除外。
這項(xiàng)研究為二維材料的氣體通透極限提供了重要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論解釋，也為石墨烯的研究指明了新的方向。這樣的基礎(chǔ)研究，往往都將開(kāi)辟一個(gè)全新的領(lǐng)域。
Small：高導(dǎo)熱柔性三維可折疊石墨烯復(fù)合膜
加拿大滑鐵盧大學(xué)的陳忠偉教授與湖南大學(xué)陳小華教授課題組通過(guò)構(gòu)建3D互穿石墨烯通道，制備了在面內(nèi)方向和厚度方向均具有高熱導(dǎo)率的柔性可折疊碳膜。以超細(xì)高分子纖維為骨架，氧化石墨烯作為成膜物質(zhì)，通過(guò)相互之間的鍵合作用，同時(shí)借助高溫處理，形成3D互連的微鉸鏈狀結(jié)構(gòu)，石墨烯互穿于纖維表面獲得連續(xù)的一體化全碳復(fù)合薄膜。
石墨烯基電化學(xué)電容器儲(chǔ)能研究取得進(jìn)展
中國(guó)科學(xué)院金屬研究所與英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院合作，在《自然-能源》(Nature Energy) 在線發(fā)表題為《可調(diào)層間距、高效孔利用石墨烯薄膜的電化學(xué)電容儲(chǔ)能研究》（Tuning the interlayer spacing of graphene laminate films for efficient pore-utilization towards compact capacitive energy storage）的研究論文。
圖1. 片層間距可調(diào)節(jié)的復(fù)合石墨烯薄膜的制備過(guò)程
研究人員制備了不同比例的氧化石墨烯和熱膨脹還原石墨烯的混合溶液，經(jīng)過(guò)真空抽濾，得到片層間距可調(diào)節(jié)的復(fù)合石墨烯基薄膜。通過(guò)調(diào)控片層間距，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化整個(gè)電極材料孔隙率的效果。當(dāng)電極材料的孔隙尺寸與電解液的離子尺寸相匹配時(shí)，孔隙的空間利用達(dá)到了最優(yōu)化，從而極大化了體積能量密度。在此基礎(chǔ)上，科研人員設(shè)計(jì)了全固態(tài)柔性電化學(xué)電容器，石墨烯薄膜電極材料本身良好的彎折性能，保證了整個(gè)器件的柔性，并進(jìn)一步發(fā)展了智能器件，通過(guò)根據(jù)實(shí)際需求改變電路連接方式，實(shí)現(xiàn)了不同的輸出效果。
科學(xué)家為大面積缺陷型石墨烯的應(yīng)用打開(kāi)新思路
從河北大學(xué)獲悉，該校閆小兵課題組通過(guò)電子能量損失譜和第一性原理計(jì)算，首次在憶阻器中證實(shí)了碳導(dǎo)電細(xì)絲的存在，并通過(guò)電場(chǎng)調(diào)控實(shí)現(xiàn)了仿生神經(jīng)突觸功能。該研究為大面積缺陷型石墨烯的應(yīng)用打開(kāi)了新思路。相關(guān)成果發(fā)表于國(guó)際期刊Materials Horizons。
在本研究中，課題組對(duì)石墨烯層中碳原子的缺陷能進(jìn)行了闡述，突破了石墨烯缺陷在電子器件中應(yīng)用的局限性，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)了一種基于碳導(dǎo)電絲機(jī)制的憶阻器。首次提出用碳原子擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)模擬生物突觸內(nèi)鈣離子的動(dòng)力學(xué)。并且獲得了高開(kāi)關(guān)穩(wěn)定性和低功耗的神經(jīng)形態(tài)憶阻器。通過(guò)電子能量損失譜實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和第一性原理計(jì)算，證明了由碳原子組成的細(xì)絲的形成以及碳原子在AlN膜中的擴(kuò)散可能性。該研究為碳導(dǎo)電絲基憶阻器的發(fā)展及其在神經(jīng)形態(tài)憶阻器中的應(yīng)用提供了參考。
南京大學(xué)在石墨烯三維網(wǎng)絡(luò)塊體材料研究中獲得重大進(jìn)展
南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院王學(xué)斌教授課題組報(bào)道了一種鋅誘導(dǎo)的分層碳化法，可以在低成本下高效制備優(yōu)質(zhì)的三維石墨烯塊體材料，其產(chǎn)品稱之為鋅誘導(dǎo)三維石墨烯ZnG。鋅法三維石墨烯產(chǎn)品ZnG具有高比表面積、優(yōu)異熱穩(wěn)定性、在空氣中和在電解液中出色的電導(dǎo)率。該工作還演示了ZnG用作雙電層型超級(jí)電容器的電極，實(shí)現(xiàn)了卓越的能量密度、功率密度、循環(huán)壽命。
圖1. 三維石墨烯ZnG的合成方法、結(jié)構(gòu)、形態(tài)和拉曼光譜分析。a-c) 合成過(guò)程及光學(xué)照片；d-g) SEM、STEM、TEM圖片；h)單個(gè)泡孔孔壁——石墨烯膜的HRTEM圖；i) 拉曼光譜。
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