石墨烯具备超强导热性与导电性、以及轻质高强、柔性、透明等无比伦比的特性,被誉为“新材料之王”,应用前景十分广阔。自2004 年问世以来,关于石墨烯的研究热度持续不减,新兴研究领域不断被开拓。本文对近期石墨烯领域的部分综述进行盘点汇总,以此总结该领域最新前沿科研成果,以飨读者。
但高比容量的硅碳负极材料嵌/脱锂过程体积膨胀巨大,循环过程中活性材料会发生结构失效导致电接触变差,表面固体电解质膜反复破裂/再生导致电解液快速消耗,锂离子电池可逆容量迅速衰减。
针对硅碳负极材料的体积膨胀问题,中国科学院宁波材料技术与工程研究所刘兆平研究团队从源头出发,创新性地构筑了高机械稳定的自机械抑制石墨烯复合硅碳负极材料。刘兆平团队将氧化亚硅和石墨烯浆料在液相体系混合均匀,其中沥青作为添加剂,通过喷雾干燥、高温热处理和化学气相沉积等一系列工艺,制备类球形的石墨烯/沥青裂解碳封装硅氧化物复合负极材料(SiOx/Graphene/C,简称SGC),SGC复合负极材料可维持石墨烯宏观结构的完整性和机械稳定性。
该研究组利用两步浸渍—热解的方法,在氮原子辅助下,将钴原子掺杂在石墨烯晶格中,样品在室温下饱和磁化强度为0.11emu/g,居里温度达到400K。通过同步辐射软、硬X射线谱学技术和多种X射线谱学解析方法,研究人员证实样品中的钴是以平面四边形四氮化钴结构单元原子级分散于石墨烯晶格中的,排除了磁性起源于钴相关第二相的可能,四氮化钴结构单元是室温铁磁性的主要来源。
年4月1日,来自美国麻省理工学院的曹原(通讯兼第一作者)&Pablo Jarillo-Herrero等研究者,通过进行热力学和输运测量,研究了魔角扭曲双层石墨烯(MATBG)的对称性破缺多体基态和非平凡拓扑现象。同时,也使魔角石墨烯的理论和实验都更趋近于一个统一的框架,为我们开发新型的量子材料,带来了更多可能。
山西大学激光光谱研究所陈旭远教授团队在三维竖直石墨烯制备及储能应用领域取得突破性进展,研究成果近日发表在《ACS Appl. Mater. Interfaces》上。该团队开发了一种氧辅助“修正”(OAT)工艺以消除过密的石墨烯片层,阻止片层随时间增长而聚集,克服了生长过程中竖直石墨烯厚度饱和的现象。
陈旭远团队利用这种方法合成了高达80微米的超高竖直石墨烯,并应用于超级电容器中,获得了241.35mF cm–2的面积比电容,展现出了优越的电化学性能及储能能力。值得注意的是,80微米的高度并非该合成技术所能达到的最大值,通过氧辅助“修正”工艺可以获得任意高度的竖直石墨烯。这项工作对于高负载竖直石墨烯的合成具有重要的指导意义。与IC兼容的制造工艺和出色的储能能力使得OAT竖直石墨烯在集成芯片、器件领域中具有非常大的应用潜力。
釜山国立大学Dong-Wook Han与韩国亚洲大学Ki Dong Park教授团队在高分子领域顶刊《ACS Macro Letters》上发表了其最新研究成果,由富含酚的明胶(GHPA)和氧化石墨烯(GO)组成的3D可打印生物墨水,是诱导肌发生的材料的组成部分,可通过双重酶介导的交联反应原位形成水凝胶网络。原位可固化的GO/GHPA水凝胶可以成功地用作3D可打印的生物墨水,以提供合适的细胞微环境,并促进C2C12骨骼肌成肌细胞的成肌分化。总体而言,研究团队建议功能性生物墨水可能在肌肉组织工程和再生医学中有用。
基于此,仪器信息网联合国家石墨烯产品质量监督检验中心、全国纳米技术标准化技术委员会低维纳米结构与性能工作组,将于2021年5月11日举办 “石墨烯检测技术及应用进展”主题网络会议。邀请业内专家以及厂商技术人员就石墨烯最新应用研究进展、检测技术、检测方法、质量评价体系及标准化等展开探讨,推动我国石墨烯产业健康发展。
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