成果介绍目前，石墨烯基墨水的制备主要有两种方案。一种是以氧化石墨烯为前驱体制备墨水，喷墨打印后对绝缘的氧化石墨烯图案进行还原得到还原的氧化石墨烯进而恢复其电性能。另一种方案是以石墨烯为导电墨水的溶质，加入分散剂、粘结剂、导电助剂等配置墨水实施打印。由于第一种方案中采用的柔性基底承受温度一般在400℃以下，导致其导电性无法进行大幅度提高，而较高的温度是修复缺陷的有效方法，所以本产品是通过调配低缺陷的RGO、粘结剂、导电助剂、溶剂等成分来制备石墨烯基导电墨水。本产品将石墨烯优异的物理性质与印刷电子高效、绿色、大面积以及低成本等优势相结合，制备了一种导电性、成膜性优异的石墨烯基墨水。技术创新点及参数本产品采用高分子材料（如PET、PDMS、SEBS等）作为柔性基底，选用上述体系的导电墨水通过印刷或喷墨打印的方式制备高导电、尺寸可调、形状可调的石墨烯基导电材料。简单绿色的制备工艺、优异的导电性使其适用于多个领域，如对高分子基底表面进行等离子亲水性处理制备均匀且灵敏的传感器，以叠层的形式贴合在皮肤表面，以织物中RFID为接收器，用以监测人体的呼吸、运动以及心率，保证人们的生命安全；还可以凭借其较低的表面方阻、大尺寸可共形的特点用于大型通讯设备或可穿戴通讯设备的电磁防护。市场前景导电墨水主要分为金属系导电墨水和碳系导电墨水等，目前市场上使用最多的是银纳米材料的导电墨水，但其原料价格过于昂贵; 而铜系导电墨水虽然原料价格相对较便宜，但容易被氧化的性质也在一定程度上限制了其应用。目前市售的碳系墨水电阻率普遍偏高。利用石墨烯制备高性能的网版印刷墨水有望获得与银导电墨水相当的导电性、更好的易用性和稳定性，同时降低墨水成本，从而促进柔性印刷电子技术的发展。而利用高质量的RGO作为导电填料的来源，成本低，易于大规模、大面积制备，其具备了产业化的要素。实施条件未来，利用石墨烯制备高性能的网版印刷油墨有望获得与银导电油墨相当的导电性、更好的易用性和稳定性，同时降低油墨成本，从而促进柔性印刷电子技术的发展。而利用高质量的RGO作为导电填料的来源，成本低，易于大规模、大面积制备，其具备了产业化的要素。

1、石墨烯基口罩，目前已经在新冠病毒防治过程中投入使用，并获得好评。2、石墨烯基VOC吸附海绵：具有吸附速率快(半小时吸附甲苯蒸气可达自重64.8倍)吸附率高(传统材料7倍)、脱附简单彻底等优点，现已用于化工企业、仓储企业等。3、石墨烯基吸油海绵：具有吸附率高、脱附彻底、吸附选择性高、多次循环使用等优点， 广泛用于分散油及乳化油的破乳分离。4、石墨烯基油/水/固体悬浮物三相分离设备：具有占地面积小、运行费用低、反冲彻底等优点，已广泛用于地表水提标改造、污水厂污水处理、自来水/直饮水预处理、蓝藻处理等。

采用改进的Hummers法，插层—膨胀—氧化，避免长时间超声处理对氧化石墨烯片的破坏。

已有样品/n“新型高密度存储材料与器件”面向大数据时代对海量数据存储和处理的需求，研究相变、阻变、铁电等新型存储材料和器件的设计与制备关键技术，发展用于高密度存储阵列的选通器件及三维集成技术，研制兼具信息存储、逻辑、运算、编解码等多功能的新型原型器件以及柔性阻变存储器原型器件，将为我国发展具有自主知识产权的新型高性能存储材料与器件奠定技术基础。

本发明公开了一种石墨烯/聚苯胺纳米棒阵列复合材料的制备方法，将氧化石墨分散于酸溶液中并进行细胞粉碎超声处理，得到氧化石墨烯分散液；然后将苯胺单体溶液加入到氧化石墨分散液中，在-5~-10℃条件搅拌均匀；再加入过硫酸铵的酸溶液，继续在-5~-10℃条件下搅拌反应20~24h，过滤，得到氧化石墨/聚苯胺纳米棒状阵列复合物；还原，得到石墨烯/聚苯胺纳米棒阵列复合材料可以用于制备染料敏化太阳能电池的对电极。本发明实现了聚苯胺在氧化石墨表面的有序生长，基于聚苯胺良好的电催化活性以及石墨烯优异的导电性，石墨烯/聚苯胺纳米棒阵列复合物同时具有高的电催化活生及导电性，且制备工艺简单，成本低。染料敏化太阳能电池转化效率高、成本低、制备工艺简单，是解决目前全球能源危机的最佳选择之一。目前常用的对电极材料为铂电极，但铂作为贵金属，其价格高昂且易被腐蚀，实用价值低。而聚苯胺电催化活性高，制备过程简单无污染，石墨烯比表面积大、导电性好，将二者复合，可有效替代铂以成为染敏电池的对电极材料。以聚苯胺/石墨烯做对电极得到的染料敏化太阳能电池制备工艺简单，造价低，污染小，光电转换效率高，具有非常好的实际应用前景。

主流硅基芯片CMOS（互补金属氧化物半导体）技术正面临短沟道效应等物理规律和制造成本的限制，需要开发基于新材料和新原理的晶体管技术来延续摩尔定律。高迁移率二维半导体因其超薄的平面结构和独特的电子学性质，有望成为“后摩尔时代”高性能电子器件和数字集成电路的理想沟道材料，进一步缩小晶体管的尺寸和提高其性能。为满足集成电路加工工艺和器件成品率对沟道材料的苛刻要求，二维半导体单晶薄膜的大面积制备尤为关键与重要。然而，现有二维半导体材料体系（过渡金属硫族化合物、黑磷等）薄膜制备仍未满足现实要求，因此亟需实现晶圆级二维半导体单晶薄膜制备技术的突破。 该研究瞄准二维半导体材料的晶圆级单晶制备，率先实现了同时具有高电子迁移率、合适带隙、环境稳定的二维半导体（硒氧化铋，Bi2O2Se)单晶晶圆的外延生长。他们基于自主设计搭建的双温区化学气相沉积系统，在商用的钙钛矿单晶基底【SrTiO3，LaAlO3，或(La, Sr)(Al,Ta)O3】上，利用Bi2O2Se与钙钛矿完美的晶格匹配性及较强的界面相互作用，促使Bi2O2Se晶核同一取向外延并融合生成晶圆级单晶薄膜。Bi2O2Se单晶薄膜在晶圆尺寸上表现出优异的材料和电学均匀性，可被用于批量构筑高性能场效应晶体管。基于晶圆级二维Bi2O2Se单晶薄膜的标准顶栅型场效应晶体管展现了高的室温表观迁移率（>150 cm2/V s）、大的电流开关比（>105）和较高的开态电流（45μA/μm）。相关成果发表在Nano Letters (Wafer-Scale Growth of Single-Crystal 2D Semiconductor on Perovskite Oxides for High-Performance Transistors. Nano Lett. 2019, 19, 2148)。

项目背景：大型工业软件是我国迈向制造强国的战略支 撑，实现智能制造的核心技术载体。欧美发达国家将“掌握 最先进的大型工业软件的核心技术”视为“持续掌控全球工 业产业布局主导权”的必要条件。《国民经济和社会发展第 十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要》指出，要“加强 工业软件研发应用”。典型的大型工业软件 CAD 是提高我国 制造业核心竞争力，保证国家制造业战略安全所必须的关键 技术，但目前市场基本被国外产品垄断，核心技术受制于人。 发展我国自主可控的 CAD 软件，打破卡脖子局面势在必行。 面向行业的 CAD 软件是当前的发展趋势。在化工设备的 CAD 设计环节，其主流的技术已经逐渐从二维模型设计到三维模 型设计演进。但在化工设备的制造环节，仍然以二维工程图 作为唯一参考。由于诸多原因，通过软件自动将三维模型自 动生成二维工程图成为解决问题的较优解。二维工程图自动 生成是 CAD 行业世界性难题，国内外尚无一款软件完整实现 该功能。为了攻克 CAD 工业软件卡脖子战略性技术，提升国 产工业 CAD 软件的竞争力，大幅度提高化工设计的设计效率， 寻求合作以研制出具有自主知识产权的、符合化工静设备设 计要求的二维工程图自动生成关键技术。 所需技术需求简要描述：针对公司前期设计的三维模型 文件，自动创建二维工程图，满足以下关键技术需求：1.能 够覆盖 90%以上的静设备类型；2.设计架构可扩展，可以通过配置或者类似插件形式扩展的新的设备类型；3.支持的自 动出图内容包括图幅、视图、文表、节点图、管口方位图等； 4.支持的文表包括标题栏、明细栏、管口表、管口明细表、 技术特性标和零件参数表等，文表内容准确率 100%；5.支持 的视图元素包括投影视图、自动标注、管口引线、零件序号 引线等；视图表达正确、清晰、无歧义、符合行业习惯；6. 支持的图幅种类有装配图、零件图、部件图、管口方位图； 7.支持整套设备图纸自动布局，包括图幅的选择、图纸拼接、 图面内元素的自动布局等；8.尺寸正确率 100%，核心尺寸缺 失率 0%，整体尺寸缺失率<5%；9.图面美观，符合行业规范， 图纸完成度>90%；10.支持常见的图面布局形式，视图比例 恰当，各图面元素间结构关系合理，整体布局紧凑、美观。 可提供若干布局方案供选择。  对技术提供方的要求:1.具有化工设计行业知识和经 验，承担过石油化工相关项目。2.熟悉 CAD 软件的相关开发。 3.具有工学博士学位或高级职称，技术方案成熟可靠稳定有 创新思维。 

产品详细介绍：低热膨胀二维光学微动工作台采用因瓦合金作为机体材料，使得微动工作台的热膨胀系数极低。该产品具有采用传统材料工作台性能的前提下，在外界环境的波动下其位移输出近似恒定。并可集成电阻应变片式传感器以实现高精度闭环控制。主要应用于精密光学等在一定的环境温度要求下尺寸近似恒定的元器件中。 

项目成果/简介:1991 年发现的碳纳米管（CNT）以及 2004 年发现的石墨烯（graphene），分别是一维和二维纳米材料的典型代表，被认为是 21世纪的战略性材料。 本项目发明了一类新的催化剂和大量制备 SWNTs 的方法，实现了高质量单壁碳纳米管的宏量制备（图 1），纯度达 70%以上，并达到了产业化规模（达 200 公斤/年以上）。采用机械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基质中，获得了以环氧树脂、ABS 及聚氨酯等为基质材料，电导率达 0.2 S/cm、导电临界含量仅为0.06%、电磁屏蔽效果高达 49dB 的复合材料。 本项目首先发展了一种可大量制备的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，实现了石墨烯的百克级制备（图 2）。通过透射电子显微镜（图 3）及原子力显微镜（图 4）确定了石墨烯的二维平面结构。 获得了可溶性石墨烯材料及柔性透明导电薄膜（图 5）；制备了基于石墨烯的高稳定性有机光伏电池及复合材料。 图 5、基于石墨烯的透明电极材料 所研制的单壁碳纳米管及石墨烯已用于数十家科研机构的研究和相关产品/样机的研制，包括应用于国家 863 重大汽车电池项目（中科院物理所）和军工卫星电池项目（中国电子科技集团公司第十八研究所）等。已研制出晶体管、锂离子电池、超级电容器（图 6）以及高性能复合材料等多种产品，具有广阔的应用前景。应用范围:南开大学在碳纳米材料的制备及应用研究方面取得了一批开创性成果，该项目技术的推广，将促进我国新材料、微电子、储能、资源保护等领域的技术进步和发展，为我国在这一新型纳米材料领域占据有利地位，提高国际竞争力，做出重要贡献。

1991 年发现的碳纳米管（CNT）以及 2004 年发现的石墨烯（graphene），分别是一维和二维纳米材料的典型代表，被认为是 21世纪的战略性材料。 本项目发明了一类新的催化剂和大量制备 SWNTs 的方法，实现了高质量单壁碳纳米管的宏量制备（图 1），纯度达 70%以上，并达到了产业化规模（达 200 公斤/年以上）。采用机械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基质中，获得了以环氧树脂、ABS 及聚氨酯等为基质材料，电导率达 0.2 S/cm、导电临界含量仅为0.06%、电磁屏蔽效果高达 49dB 的复合材料。 本项目首先发展了一种可大量制备的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，实现了石墨烯的百克级制备（图 2）。通过透射电子显微镜（图 3）及原子力显微镜（图 4）确定了石墨烯的二维平面结构。 获得了可溶性石墨烯材料及柔性透明导电薄膜（图 5）；制备了基于石墨烯的高稳定性有机光伏电池及复合材料。 图 5、基于石墨烯的透明电极材料 所研制的单壁碳纳米管及石墨烯已用于数十家科研机构的研究和相关产品/样机的研制，包括应用于国家 863 重大汽车电池项目（中科院物理所）和军工卫星电池项目（中国电子科技集团公司第十八研究所）等。已研制出晶体管、锂离子电池、超级电容器（图 6）以及高性能复合材料等多种产品，具有广阔的应用前景。