首次提出石墨烯纤维的概念，提出液晶湿法纺丝策略实现了石墨烯纤维的连续制备及高性能化，开辟了从石墨制取碳纤维的全新路径 一、项目分类 重大科学前沿创新 二、技术分析 本成果具有创新性、先进性。从高校的原创科学到原创技术，再到工程化推进，且已实现量产的技术成果。 成果第一完成人带领科研与产业两支队伍，面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康，在单层氧化石墨烯及其宏观组装材料的产学研协同发展方面开展科学研究、技术转化与产业化攻坚，获得的成果如下： 发现了氧化石墨烯纤维在溶剂作用下精确可逆融合与分裂现象，揭示了二维大分子的独特界面效应，打破纤维越粗越弱的Griffith定律，为未来粗且强的高性能纤维制备提供了新的理论依据，成果发表在Science杂志上；(2)发现氧化石墨烯的层状和手性液晶新相态，为石墨烯宏观有序组装材料提供了理论基石；(3)首次提出石墨烯纤维的概念，提出液晶湿法纺丝策略实现了石墨烯纤维的连续制备及高性能化，开辟了从石墨制取碳纤维的全新路径；(4)建立了较系统的液固相转变组装方法学，制备出“世界最轻固体”石墨烯超轻气凝胶，突破固体表观密度极限；解决了宏观材料高导热和高柔性不能兼顾的难题，获得了高导热超柔性石墨烯导热膜。 发明的新型石墨烯纤维，得到了Nature在线新闻（2011, 78）、Nature 石墨烯增刊（2012, 483, S33）等杂志期刊的高度评价：“石墨烯物理性能优异，但要驾驭这些性能，必须找到能将优异性能纳米级粒子转化为宏观材料的方法。来自中国杭州浙江大学的许震和高超正好实现了这一目标”等。石墨烯纤维打结图与美国奋进号、俄罗斯联盟号飞船等一起入选了Nature 2011年度最具影响力图像，入选理由为:“这一400微米石墨烯结由中国浙江大学许震和高超制备，显示了纳米尺度精巧的结构控制。许和高将氧化石墨烯液晶纺制成米级柔性纤维并转化成石墨烯纱线”。成果第一完成人“因石墨烯纤维的基础研究工作”，获得首届钱宝钧纤维材料青年学者奖。 获得的多维度多功能石墨烯宏观组装材料，得到了Nature（Nature 2013, 494, 404）、（Nature 2013, 497, 448）及Advanced Science News等的亮点评价或撰文评价：“浙江大学高超团队用非模板法获得了导电、弹性并且密度低于空气的固体泡沫材料”，“浙江大学高超教授及同事报道了具有超高导热且超柔性特性的石墨烯材料。这样的设计理念和实验策略能够拓展至其他二维纳米材料中，使得很多大面积多功能的二维材料能够应用到现实世界的柔性器件中，从航空航天到智能手机，不一而足”等。超轻石墨烯气凝胶获得了 “世界最轻固体”吉尼斯世界纪录，入选了“2013中国十大科技进展新闻”。 在Science、Nat. Electron.、Sci. Adv.、Adv. Mater.等国际知名期刊发表学术论文240余篇，连续四年入选科睿唯安全球“高被引科学家”。授权中国发明专利百余件、国际专利8件。承担国家自然基金委重大、重点、杰青项目及军科委、科工局等项目10多项，项目总经费近亿元。

本发明公开了一种由大尺寸氧化石墨烯片制备高强度导电石墨烯纤维的方法，膨胀石墨经过氧化得到氧化石墨烯，再将氧化石墨烯分散于水中离心分级处理得到大尺寸均匀氧化石墨烯片，最后将氧化石墨烯分散于水或极性有机溶剂中，制成质量浓度为1-20%的纺丝液液晶溶胶，将其转入纺丝装置中，将纺丝液从纺丝头毛细管中连续匀速挤出，进入凝固液，凝固后的初级纤维干燥后得到氧化石墨烯纤维，经化学还原，得到石墨烯纤维。纺丝工艺简单，所得石墨烯纤维导电性好，力学性能优异，有较好的韧性，可编织成纯石墨烯纤维布，也可与其它纤维混编成各种功能性织物，可在多个领域代替碳纤维使用。

本技术采用先进的氧化石墨烯分散技术，实现了氧化石墨烯在超高性能混凝土的可控分散，进而制备出超高韧性、超高耐久的水泥基材料。本技术通过从纳微观尺度上对水泥基材料水化产物的改性，克服了传统水泥基材料本质上脆性行为的弊端，产品能够在严苛的服役环境中长期（大于 100 年）保持优异的服役状态。同时，相比于现有的纳米混凝土改性技术，本技术使用的纳米外加剂-氧化石墨烯制备工艺简单，价格优势明显，改善效果更为显著，使该产品具有较大的经济优势。 

一、 项目简介石墨是典型的层状结构材料，具有良好的导电性，润滑性，化学稳定性。被广泛用于冶金、电气、机械等工业领域。直接使用却具有密度大，分散度差等缺点。 石墨烯是碳原子紧密堆积成的单层蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，是一种二维晶体，是构建其他维数碳质材料（如零维富勒烯、一维碳纳米管、三维石墨）的基本单元。其性能远远高于石墨材料。石墨烯的理论研究已有 60 多年的历史，但一直以来，人们普遍认为这种严格的二维晶体结构由于热力学不稳定性而难以独立稳定存在。直到 2004 年，英国曼彻斯特大学的研究组利用胶带剥离高定向石墨的方法获得了独立存在的二维石墨烯晶体，为二维体系的实验研究提供了广阔的空间。目前石墨烯的制备方法有微机械剥离法、化学气相沉积法（CVD）、外延生长法、电化学法、氧化石墨还原法等，其中机械剥离法得到的石墨烯片量少，随机性大；CVD方法和外延生长法大多以SiC作为基底，成本高，可控性差；电化学方法的得到的石墨烯量较少，不易控制。氧化石墨还原法是通过在石墨表面引入含氧官能团，增大层间距，从而减小层之间的范德华力，然后通过超声等方法改变其杂化状态，再通过还原得到石墨烯。氧化石墨还原法以其低成本的优点成为目前使用最广泛的方法之一，本发明涉及一种采用溶剂热法在低温下制备氧化石墨烯的方法，属于功能材料制备技术领域。二、 项目技术成熟程度目前氧化石墨烯的制备方法主要是Hummers方法。该方法在敞开体系中，需要在制备氧化石墨烯的过程中采用先降温，再分两步升温的三步法, 以及冷凝回流等辅助设备，过程中需要精确控制反应温度且温度高达98 °C，制备出来的氧化石墨烯还需要长时间超声，步骤繁琐，产物的浓度较低，不适合大量生产。本项目采用溶剂热法在低温下制备氧化石墨烯，减少了氧化剂的用量和生产时间。氧化石墨可以通过处理得到具有不同分散特性的母液。也可以直接进行还原,得到石墨烯。而且样品在不干燥的条件下极易溶于水等溶剂，产量较大，大大减少了超声的时间。三、 技术指标（包括鉴定、知识产权专利、获奖等情况）该项目已经申请中国专利并于2013年获得授权 （ZL201110414315.7），与该项目相关的工作也在国际期刊上进行了发表，但是仍有很多问题一直困扰商业化进程。我们实验室也一直在围绕各种问题开展工作。四、 市场前景（应用领域、市场分析等）石墨烯的水热前驱体为氧化石墨，具有完全拉伸的层间距和外层表面富氧官能团，因此可以根据需求进行各种定向修饰，从而实现其亲水、亲油、高分散度、高电导率等特性，作为添加剂可以有效改善化工、冶金、电气工业材料的性能，从而实现高回报率。五、 规模与投资需求（资金需求、场地规模、人员等需求）以石墨为原料，首先需要制备石墨烯的前驱体氧化石墨，再经后处理过程获得各种性能石墨烯材料。由于后处理过程相对繁琐， 耗时耗力，其资金投入完全取决于后处理工艺的优化情况。前期投入100万元，其中包括设备费40万， 原料费10万， 占地100平米，人员5-10人，完全可以达到每天生产1公斤石墨烯产品。六、 生产设备玻璃器皿，反应釜， 超纯水装置，烘箱，超声波设备，电动搅拌器，旋转蒸发仪，离心机等基本设施。七、 效益分析功能化石墨烯是高附加值产品，目前市场上以克为单价销售，价格在500元左右。以每日1公斤生产量计算，每天销售额会达到50万元。八、 合作方式多种方式可以选择，主要是河北工业大学负责产品研发升级，企业一方负责生产与销售。九、 项目具体联系人及联系方式（包括电子邮箱）项目联系人： 任铁真电话： 022 60204909邮箱： rtz@hebut.edu.cn

（专利号：ZL 201510193865.9） 简介：本发明公开了一种粉煤灰/氧化石墨烯复合吸附材料的制备方法，属于环保材料技术领域。该方法具体制备步骤是：以1g粉煤灰，加入1mL质量浓度为1～5％的壳聚糖溶液浸渍2～3h，然后在50‑80度干燥2～3h，再加入10～20mL2～5g/L氧化石墨烯溶液浸渍8‑12h，同时搅拌2～3h，加水稀释至固相浓度到40g/L时，加入0.5～2mL戊二醛在50～80度下交联3h，滤去液相并用无水乙醇洗涤至中性，在60℃真空干燥5～6h得粉煤灰/氧化石墨烯复合吸附材料。本法制备的复合吸附材料克服了氧化石墨烯难于分离的缺点，又能够同时吸附阴阳离子染料及多种污染物。    

本发明公开一种氧化石墨烯3D打印墨水及制备方法，其制备所用的原料由氧化石墨烯、交联剂和溶剂组成，各原料用量，按氧化石墨烯：交联剂中的金属阳离子：溶剂为60mg：0.03?1mmol：40ml的比例计算。制备方法即首先用溶剂分别将氧化石墨烯、交联剂超声分散配制成溶液，然后将所得的氧化石墨烯溶液和交联剂溶液混合进行化学交联反应，所得反应液离心、去除上清液，即得氧化石墨烯3D打印墨水，当圆频率为0.9rad/s时，测得其运动粘度可达2800?20800Pa*s。使用后所得的氧化石墨烯三维气凝胶支架，在形变量为60%时，抗压模量为0.42MPa?0.98MPa。

本发明提供了一种金?还原氧化石墨烯?泡沫镍复合材料的制备方法，主要包括以下几个工艺步骤：１．制备氧化石墨烯，并配置成一定浓度的氧化石墨烯水溶液；２．将泡沫镍浸渍于配置好的氧化石墨烯水溶液中，待充分浸渍后，将泡沫镍取出烘干，重复多次得到氧化石墨烯?泡沫镍；３．将氧化石墨烯?泡沫镍浸入新配置的抗坏血酸水溶液中，置于水浴锅中６０?９０℃，保温２０?４０ｍｉｎ，取出漂洗并烘干，得到还原氧化石墨烯?泡沫镍；４．将还原氧化石墨烯?泡沫镍放入氯金酸溶液中，超声条件下，反应１?５ｍｉｎ，烘干后即可获得金纳米粒子分布均匀的金?还原氧化石墨烯?泡沫镍材料。

本发明公开了一种氧化石墨烯/海藻酸钠液晶复合溶液的制备方法,包括以下步骤：先将氧化石墨烯加入去离子水中,制得氧化石墨烯溶液,氧化石墨烯溶液的浓度为1-10mg/mL；然后向氧化石墨烯溶液中加入海藻酸钠,制得氧化石墨烯/海藻酸钠液晶复合溶液；氧化石墨烯/海藻酸钠液晶复合溶液中氧化石墨烯与海藻酸钠的质量比为0.5-0.05。本发明通过在氧化石墨烯(GO)溶液中添加海藻酸钠(SA)促进其液晶相的形成,所制得的氧化石墨烯/海藻酸钠液晶复合溶液具有较低的液晶临界浓度,而且工艺简单,易操作,成本低廉,对环境友好,产品易于获得。本发明有望实现在更低的氧化石墨烯(GO)的浓度下制备高度取向的纤维和薄膜材料等,更有利于石墨烯液晶的应用。

氧化石墨烯具有独特的二维结构、丰富的表面官能团及 P 型半导体性质。通 过氧化石墨烯与 ZnO 纳米片及 SnO2 纳米纤维进行复合，大幅度提升了其对丙酮、 甲醛等特异性气体检测。其敏感性能的提升归因于氧化石墨烯和半导体材料二者 的协同效应。相关研究解决了现有技术中的半导体气体传感器检测限和选择性较 低的问题。

本发明公开了一种氧化石墨烯掺杂的分子印迹聚合物涂层搅拌棒及其制备方法与应用。氧化石墨烯掺杂的分子印迹聚合物涂层搅拌棒包括玻璃毛细管、铁芯和萃取涂层，铁芯置于两端熔封的玻璃毛细管内，萃取涂层涂为化学键合在玻璃毛细管表面的氧化石墨烯掺杂的普萘洛尔分子印迹聚合物涂层。通过将用氢氧化钠溶液活化的玻璃搅拌棒浸入有氧化石墨烯掺杂的分子印迹预聚液的模具中，反应完成后取出得到氧化石墨烯掺杂的分子印迹聚合物涂层搅拌棒。本发明的氧化石墨烯掺杂的分子印迹聚合物涂层