石墨烯橡胶复合材料的制备是一个挑战性的国际难题，采用常规方法难以制备。四川大学在国际上首次提出胶乳混合和原位还原的方法制备石墨烯橡胶纳米复合材料。解决了石墨烯的剥离和均匀分散难题，材料的机械强度、导电、阻隔等综合性能大幅度提高。提出了材料增强、阻隔、耐疲劳机理。研究工作被国际权威专家评价“他们的发现阐明了石墨烯用于天然橡胶增强的巨大潜力”。

2020年2月7日，在东南大学孙立涛教授的建议下，其研发的“石墨烯基KN95口罩”联合合作单位近日将40万只以最快的速度直接发往武汉。这款石墨烯基KN95口罩由孙立涛教授研发。2016年，经第三方测试，这种口罩对PM2.5的去除率高达97.1%。 这款口罩将石墨烯复合物溶液喷涂于过滤网上，能够有效去除（干、湿）空气中的粉尘及PM2.5。目前市场上多数口罩是通过静电吸附微小颗粒物，但呼吸的水汽会让静电消失，配戴一个小时吸附效果就会显著下降而致吸附失效。石墨烯基口罩借助石墨烯超大的比表面积优势可实现对微小颗粒物的直接吸附，不存在遇水汽失效问题，可以长时间保持高效吸附率，其防护效果级别达到了2016年新标准规定的最高级别：A级。

这款口罩将石墨烯复合物溶液喷涂于过滤网上，能够有效去除（干、湿）空气中的粉尘及PM2.5。目前市场上多数口罩是通过静电吸附微小颗粒物，但呼吸的水汽会让静电消失，佩戴一个小时吸附效果就会显著下降而致吸附失效。石墨烯基口罩借助石墨烯超大的比表面积优势可实现对微小颗粒物的直接吸附，不存在遇水汽失效问题，可以长时间保持高效吸附率，其防护效果级别达到了2016年新标准规定的最高级别：A级。2016年，经第三方测试，这种口罩对PM2.5的去除率高达97.1[%]。因为此次肺炎疫情中的病毒目前主要通过飞沫或在空气中形成气凝胶传播，与通常的雾霾颗粒类似，所以石墨烯基口罩的防病毒功能很好。

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。

近年来，随着经济的发展，石油开采、油品运输等过程的泄漏造成了越来 越严重的环境污染，并已严重威胁到人类的生存。如何有效的祛除这些油类污 染物成为了全球性的研究课题。为此，我们以石墨烯为原材料，成功制备了一 种新型的石墨烯海绵。 石墨烯是一种由碳原子以特殊结构排列而成的单层片状结构的新材料是世 上已知的最薄、最坚硬的纳米材料，而且它的柔韧性也很强，对芳香性的分子 具有很强的吸附能力。利用石墨烯的这些特性，我们将石墨烯和聚合物复合到 一起，通过原位聚合的方法合成了石墨烯海绵（如下图 1 所示）。石墨烯海绵 的合成过程简单，条件温和，海绵的形状和大小可以通过改变容器的形状和大 小来控制，成本低，可大规模批量生产。所制成的海绵具有亲油疏水、大孔径、 高弹性等特点，能够特异性的吸附水体中的油类（如：汽油、柴油、原油等） 和有机污染物（如：四氯化碳、正己烷、环己烷等），并且利用其弹性可以将 吸附的油类污染物挤出，可进行循环利用。因此，这种新型石墨烯海绵在处理 油水混合物领域具有广阔的应用前景，可以用于处理海洋溢油，含油废水，生 活污水等。 

团队研究后发现，樟脑与石墨烯表面吸附能较小，作为辅助转移层时可以仅通过室温下干燥升华、低温短时间退火或无水乙醇试剂清洗被完全除去。这避免了传统转移方法中去除转移支撑层所使用的有机试剂长时间浸泡和高温退火等操作，减少了对石墨烯薄膜的品质损坏，并扩展了石墨烯在诸多柔性基底上的应用。 除此之外，在使用自制的樟脑溶液旋涂至石墨烯薄膜上并刻蚀掉铜基底时，石墨烯薄膜周围形成了一层樟脑油包围层，对石墨烯薄膜提供了紧固保护。团队还发现，由于樟脑油层在

升温迅速、采暖舒适、高效节能环保、保健作用、强度高，重量轻、安装方便、运行费用低、控制灵活、寿命长久、安全可靠。

石墨烯具有优异的机械,导电以及导热性能,在纳米科学和材科领域具有极大的应用价值,尤其是在电容器,传感器,柔性薄膜电路以及复合材料等方面已经吸引全球科学界和工业界广泛的关注。本技术以氧化石墨烯(GO)为前驱体,同步还原与修饰GO,制备了多种环氧/石墨烯功能纳米复合材料该石墨烯气凝胶具有低密度,开孔结构,高导电性以及良好的机械性能与成型性等优点。通过真空辅助浸渍成型法,制备了高导电的环氧／三维石墨烯纳米复合材料,当石墨烯含量为体积分数适当时,复合材料的电导率达到4×10-2S/m,比纯环氧基体提高了13个数量级。良好导电性能的原因是石墨烯气凝胶在制备复合材料过程中保持了导电网络结构完整性,而且与聚合物基体浸润性良好。

项目采用石墨烯改性方法制备的石墨烯导电纤维，其表面电阻为表面电阻104～105欧姆，耐水洗和皂洗，具有导电、远红外发射、防紫外、抗菌抑菌、自清洁和拒水等功能。