大尺寸石墨烯的研究進(jìn)展黃濤、張明杰、何朋、丁古巧石墨烯材料與應(yīng)用聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所上海烯望材料科技有限公司一、引言作為最具代表性、最重要的二維材料，石墨烯已被廣泛應(yīng)用于鋰電、散熱、纖維、涂料等領(lǐng)域，不同石墨烯材料的應(yīng)用領(lǐng)域不盡相同。橫向尺寸是石墨烯的重要指標(biāo)，其重要性僅次于石墨烯的厚度/層數(shù)指標(biāo)。按橫向尺寸分類，石墨烯可分為：大尺寸/超大尺寸石墨烯、一般尺寸石墨烯、小尺寸石墨烯、石墨烯量子點(diǎn)等。高品質(zhì)大尺寸石墨烯具有超高電子遷移率（200,000 cm2/V·s）、超高熱導(dǎo)率（5300W/mK）以及超高強(qiáng)度等獨(dú)特的優(yōu)勢。[1] 以氧化石墨烯（GO，和石墨烯相比含有30%的氧）為例（如圖1所示），對(duì)比小尺寸氧化石墨烯（small GO）與大尺寸氧化石墨烯（large GO）的各類性能可發(fā)現(xiàn)，[2]大尺寸GO還原后的熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率以及力學(xué)性能等方面都遠(yuǎn)高于小尺寸石墨烯，因此制備大尺寸或超大尺寸石墨烯使得最終產(chǎn)品性能不斷提升成為可能。我們定義石墨烯橫向尺寸大于50 μm甚至大于100 μm的石墨烯材料為大尺寸石墨烯或超大尺寸石墨烯。[3] 大尺寸石墨烯雖在導(dǎo)電、導(dǎo)熱等方面具有明顯優(yōu)勢，且更易于形成石墨烯液晶、石墨烯纖維、石墨烯凝膠、石墨烯泡沫等，但卻增加了在制備、分散和復(fù)合等方面的難度。本文著重闡述了大尺寸石墨烯目前的制備進(jìn)展和應(yīng)...
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可穿戴電子的大力發(fā)展帶來巨大的便攜式、集成式甚至與人體一體化的能源需求。近年來，可穿戴柔性納米發(fā)電機(jī)，如摩擦納米發(fā)電機(jī)，作為有效的能量轉(zhuǎn)化器件受到了研究人員的廣泛關(guān)注。但現(xiàn)有接觸—分離式摩擦納米發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)化效率較低，同時(shí)柔性不足以及與人體相容性差等問題限制了其在可穿戴能量轉(zhuǎn)化器件上的實(shí)際應(yīng)用。目前提高摩擦電納米發(fā)電機(jī)性能的主要手段有設(shè)計(jì)納米結(jié)構(gòu)以及調(diào)節(jié)材料本身，其目的都是提高材料對(duì)之間的電子轉(zhuǎn)移效率，但這兩種途徑都帶來了較高的開發(fā)成本。壓電材料是一種能在外力作用下產(chǎn)生表面電勢的材料，其表面電勢能夠幫助或者抑制表面電子的轉(zhuǎn)移，因此將壓電材料匹配到摩擦電材料體系中，能夠有效增強(qiáng)納米發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)化效率。中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所丁古巧課題組與陶虎課題組合作提出了基于壓電與摩擦電自匹配概念，并在上海交通大學(xué)夏小霞課題組和華山醫(yī)院毛穎課題組的緊密合作與支持下，研發(fā)了基于壓電電勢修飾摩擦電的混合納米發(fā)電機(jī)體系，發(fā)展出具有高能量轉(zhuǎn)化效率的混合納米發(fā)電機(jī)，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Advanced Materials（DOI:10.1002/adma.201907336）上，并被選為當(dāng)期的Front Cover。柔性壓電材料，聚偏氟乙烯（PVDF），是一種具有高壓電性能的高分子材料，被廣泛用于可穿戴壓電式納米發(fā)電機(jī)與傳感器，在外力作用下，PVDF能夠在其表面產(chǎn)生較高的壓電電勢，且能夠與摩擦電材...
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3月28日，中科院上海微系統(tǒng)所研究員、博導(dǎo)丁古巧老師云端授課，為重慶育才中學(xué)的150名同學(xué)講解了《石墨烯材料制備及應(yīng)用》。從碳材料家族形形色色的成員，到石墨烯的神奇特性；從黑色的石墨烯粉體，到透明的石墨烯薄膜；從高端的手機(jī)、汽車產(chǎn)品，到日常的供暖、烘焙。神奇的石墨烯。令同學(xué)們大開眼界、目不暇接。來源：石墨烯聯(lián)盟公眾號(hào)
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小尺寸石墨烯的研究進(jìn)展周久順、梁猛、張明杰、丁古巧上海烯望材料科技有限公司一、引言作為一種新型的二維碳材料，石墨烯由于在導(dǎo)電、導(dǎo)熱、力學(xué)等方面表現(xiàn)出的優(yōu)異性能，使其獲得了廣泛關(guān)注和系統(tǒng)的研究。目前，石墨烯已在塑料、纖維、導(dǎo)電、散熱等領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的性能優(yōu)勢和應(yīng)用前景。在具體應(yīng)用場景中，不同橫向尺寸的石墨烯，即使在缺陷和層數(shù)方面相似，但性能表達(dá)卻有所差異。隨著石墨烯尺寸的增大，石墨烯的分散、復(fù)合以及界面結(jié)合難度增加，但在同等添加量前提下，最終產(chǎn)品的導(dǎo)電、導(dǎo)熱以及力學(xué)等性能隨著尺寸增大而提高。超大尺寸石墨烯，通常大于10 μm，甚至大于100 μm，更適合于制備石墨烯散熱膜、組裝高強(qiáng)度石墨烯纖維、石墨烯屏蔽膜、石墨烯海綿等產(chǎn)品[1]。但大尺寸、超大尺寸石墨烯的制備需要獨(dú)特的工藝，現(xiàn)有常規(guī)批量制備石墨烯的技術(shù)有氧化還原法和物理剝離法。氧化還原法選擇經(jīng)濟(jì)的天然鱗片石墨為原料，尺寸通常在幾百目，所制備的氧化石墨烯和還原石墨烯橫向尺寸分布一般在幾百納米到幾十個(gè)微米的范圍之內(nèi)，中間值在幾個(gè)微米（單層率＞90%以上的情況）；物理剝離法制備石墨烯一般會(huì)選擇具有成本優(yōu)勢的膨脹石墨作為原料，經(jīng)過高強(qiáng)度的機(jī)械剪切、破碎和剝離處理后，所制備的石墨烯尺寸通常在幾百納米到幾個(gè)微米。但某些石墨烯應(yīng)用，例如添加石墨烯的潤滑油、石墨烯改性纖維、石墨烯改性塑料、石墨烯油墨、石墨烯生物醫(yī)藥應(yīng)用等則需要更小尺寸的石墨烯，最...
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