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基于石墨烯多维多尺度结构的能源与传感技术
1 成果简介石墨烯是一种典型的单原子层二维材料，具有独特的狄拉克电子结构、超高的载流子迁移率和浓度，在高速、高质量薄膜器件集成等方面显示出潜在应用优势。然而，本征石墨烯呈金属或半金属特性，限制了其在器件中的应用。本成果从石墨烯的可控生长及多维多尺度宏观结构组装出发，探索调控石墨烯电子结构的有效方法，推动其在纳米器件中的集成与应用。 主要内容包括：石墨烯晶片的形状、尺寸控制， 多维多尺度宏观结构的原位生长与组装；石墨烯的结构（拓扑）与化学改性：采用缺陷、应变和化学修饰等手段对石墨烯的能带结构进行调控；研究石墨烯在外加电场、磁场、光激发等条件下，电子结构的演变及电子、光子、激子、声子等的相互作用； 器件组装与表征：晶体管、传感器、结、异质/杂化结构等。2 应用说明基于石墨烯的二维薄膜材料已成功应用于太阳能电池和超级电容器等能源器件，显示出优异的能量转换与存储性能及良好的工作稳定性。某些特色多维多尺度结构可与其它纳米材料（如碳纳米管、二氧化钛、二氧化锰）构建复合结构，在吸附、水处理、传感、光催化等领域具有广阔的应用前景。 图 1 石墨烯编织结构 图2 石墨烯晶片/纳米颗粒复合结构 该项目的相关研究工作已申请国家发明专利 5 项，具有自主知识产权。3 效益分析目前，石墨烯在全球范围内尚未形成稳定的工业化需求， 但从需求市场的潜力来看，石墨烯在应用上将逐渐扩大。随着技术研究及产业发展，石墨烯独特的力学与电学性能，将使其在国内外应用市场，特别是电子、新材料、航天军工等领域，发挥重要的甚至是革命性的作用，产生规模经济效益。4 合作方式技术转让或合作开发，商谈。5 所属行业领域能源环境。
清华大学
2021-04-13
石墨烯基纳米复合材料的制备及其光催化
石墨烯基多种纳米复合材料的制备及用于光催化技术。
上海理工大学
2021-01-12
掺杂型石墨烯负载PtRu合金纳米电催化剂
小试阶段/n本成果属于燃料电池催化剂技术领域。具体涉及一种掺杂型石墨烯负载PtRu合金纳米电催化剂及其制备方法。直接甲醇燃料电池具有结构简单、低温启动速度快、燃料廉价易得、清洁无污染、比能量高和能量转换效率高等特点，有望成为未来便携式电子产品以及电动汽车、飞机等化石能源替代品。Pt是已知的对甲醇电氧化催化活性较好、使用较广泛的催化剂，然而其存在成本过高易CO中毒等问题。采用PtRu合金、以掺杂型石墨烯为载体作为直接甲醇燃料电池阳极催化剂，能有效提高催化剂的活性和利用率。本成果克服了现有技术缺陷，提供
武汉科技大学
2021-01-12
一种石墨烯片上可调电感及其制造方法
本发明公开了一种石墨烯片上可调电感及其制造方法，包括石墨烯线圈层、绝缘介质层、电极控制 层、以及衬底，石墨烯线圈层为片上电感的主体部分，设于衬底上方；绝缘介质层覆盖在石墨烯线圈层 上；电极控制层位于绝缘介质层上并处于石墨烯线圈正上方；通过电极控制层在石墨烯线圈上施加可变 栅压，石墨烯线圈层的电感值随之发生改变；首先在催化膜上生长出层状石墨烯；然后将层状石墨烯转 移至衬底上；将石墨烯膜图形化成石墨烯电感线圈；在石墨烯电感线圈上淀积一层的绝缘介质层
武汉大学
2021-04-14
一种石墨烯/Cu/Ni 复合电极及其制备方法
本发明公开了一种石墨烯/Cu/Ni 复合电极及其制备方法。复合 电极包括 Cu/Ni 合金层和覆盖在 Cu/Ni 合金层上的石墨烯薄膜；其中， Cu/Ni 合金层由 Ni 膜和覆盖在 Ni 膜上 Cu 膜发生 Ni 原子与 Cu 原子的 相互扩散形成，Ni 膜与 Cu 膜的厚度比为 1:(3～10)。本发明避免了石 墨烯转移过程和图形化过程对石墨烯质量的破坏，减少了石墨烯缺陷 的数目，通过调整 Ni 膜与 Cu 膜的厚度，采用分段
华中科技大学
2021-04-14
一种石墨烯/Cu/Ni 复合电极及其制备方法
本发明公开了一种石墨烯/Cu/Ni 复合电极及其制备方法。复合 电极包括 Cu/Ni 合金层和覆盖在 Cu/Ni 合金层上的石墨烯薄膜；其中， Cu/Ni 合金层由 Ni 膜和覆盖在 Ni 膜上 Cu 膜发生 Ni 原子与 Cu 原子的 相互扩散形成，Ni 膜与 Cu 膜的厚度比为 1:(3～10)。本发明避免了石 墨烯转移过程和图形化过程对石墨烯质量的破坏，减少了石墨烯缺陷 的数目，通过调整 Ni 膜与 Cu 膜的厚度，采用分段
华中科技大学
2021-04-14
石墨烯增强金属基复合材料制备及性能研究
石墨烯增强金属基复合材料制备及性能研究
上海理工大学
2021-01-12
三维石墨烯体相材料的制备及其性能研究
制备在宏观尺度上具备二维单片石墨烯的独特本征性质的石墨烯三维体相材料是材料学研究中兼具学术价值和实用意义的重大挑战。本项目制备得到了一种三维石墨烯宏观体相材料，其由大量独立且悬空的二维石墨烯单元通过片层边缘的化学键构筑而成。该材料具有良好的机械性能，在常温可见光下作用下具有电子发射能力，在瓦特功率级别的可见波段激光或聚焦的太阳光照射下，厘米尺寸的此石墨烯材料样品可以在真空条件下实现有效的直接光驱动，此现象为国内外所首次观察及报道，为石墨烯带来了一种激动人心的潜在应用价值。上述材料的制备及相关性能研究还可为石墨烯在催化，能源转换与存储等领域的应用提供材料支持与相关理论支撑。
南开大学
2021-02-01
4K深低温超弹性三维石墨烯材料
具有较大可逆形变功能的弹性材料在各种工程应用中具有广泛需求。然而，当温度显著降低时，材料延展性或弹性通常会受到损害。到目前为止，还没有材料能够实现在外太空等深低温下具有高弹性。近日，南开大学陈永胜团队报道了一种三维交联的石墨烯材料，在4K的深低温到1273K的高温温度区间材料超弹性行为几乎不变。在4K超低温条件下，具有与室温相同的力学性能：几乎完全可逆的超弹性行为（高达90％的应变），杨氏模量不变，泊松比接近零，循环稳定性好。原位实验和模拟结果表明，这种超弹性得益于独特结构的协同结果：单个石墨烯片层的本征弹性和片层之间的共价连接。
南开大学
2021-04-10
氧化石墨烯增强超高性能混凝土的开发和应用
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。
青岛理工大学
2021-04-22