近日，清華大學(xué)材料學(xué)院朱宏偉課題組在石墨烯應(yīng)用技術(shù)方面取得進(jìn)展，1篇研究論文和2篇綜述文章分別發(fā)表在《美國化學(xué)學(xué)會(huì)·納米》(ACS Nano，影響因子：12.88)和《先進(jìn)材料》(Advanced Materials，影響因子：17.49)上。文章第一作者分別為材料學(xué)院2012級(jí)博士生楊婷婷、孫鵬展和2013年畢業(yè)博士生李昕明。

在《基于石墨烯編織網(wǎng)絡(luò)的傳感系統(tǒng)：機(jī)電行為與電子皮膚應(yīng)用》(Tactile sensing system based on arrays of graphene woven microfabrics： electromechanical behavior and electronic skin application)(ACS Nano 2015， DOI： 10.1021/acsnano.5b03851)論文中，課題組提出了一種實(shí)現(xiàn)石墨烯高靈敏柔性應(yīng)變傳感的新思路，將石墨烯與超彈超薄高分子材料復(fù)合形成柔性、輕薄似紋身的應(yīng)變傳感器。通過構(gòu)建傳感器陣列，實(shí)現(xiàn)了感知分布式壓力的電子皮膚功能，可穩(wěn)定可靠探測(cè)脈搏、語音等微弱生理信號(hào)，有望應(yīng)用于移動(dòng)醫(yī)療、可穿戴式設(shè)備等領(lǐng)域。

在《石墨烯滲透膜的研究進(jìn)展：結(jié)構(gòu)、傳質(zhì)機(jī)制及潛在應(yīng)用》(Recent developments in graphene-based membranes： structure， mass transport mechanism and potential applications)(Adv. Mater. 2015， DOI： 10.1002/adma.201502595)一文中，圍繞石墨烯材料獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其不同于傳統(tǒng)滲透膜材料的傳質(zhì)行為，課題組綜述了石墨烯滲透膜材料傳質(zhì)特性的相關(guān)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)和理論結(jié)果，對(duì)其在過濾、分離、脫鹽、質(zhì)子交換及能量存儲(chǔ)等方面的應(yīng)用進(jìn)行了展望。通過總結(jié)本課題組及其它小組的研究成果，系統(tǒng)分析了三種石墨烯膜材料(理想石墨烯單晶膜、納米孔石墨烯和氧化石墨烯滲透膜)的傳質(zhì)特性、潛在應(yīng)用及其面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

石墨烯應(yīng)用技術(shù)

《碳/硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的研究現(xiàn)狀與展望》(Carbon/silicon heterojunction solar cells： State of the art and prospects)(Adv. Mater. 2015， 27， 6549–6574)一文，結(jié)合課題組提出的碳/半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光電模型，綜述了碳/硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池的研發(fā)過程和最新研究進(jìn)展，以增強(qiáng)太陽能電池性能為目標(biāo)，介紹了幾種關(guān)鍵的電學(xué)、光學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)(包括化學(xué)改性、界面鈍化、減反涂層和表面毛化等)，展望了碳/硅異質(zhì)結(jié)的潛在應(yīng)用和未來發(fā)展趨勢(shì)。該光電模型有望在便攜式器件和輕型薄膜產(chǎn)品中發(fā)揮多重關(guān)鍵作用，在諸如智能手機(jī)、移動(dòng)設(shè)備和醫(yī)學(xué)監(jiān)控設(shè)備中做為新型能源。

朱宏偉課題組近年來專注于石墨烯材料的可控制備與性能研究，學(xué)術(shù)問題涵蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、光電轉(zhuǎn)換、柔性器件、吸附過濾等方面。通過調(diào)控石墨烯與其它材料的表/界面相互作用，探索了石墨烯在納米能源、納米探測(cè)和納米環(huán)境應(yīng)用中的性能。

上述研究得到了北京市科技計(jì)劃重大項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、新型陶瓷與精細(xì)工藝國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主科研基金等項(xiàng)目的資助。