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技術丨清華大學在石墨烯應用技術方面取得進展
更新時間:2015-12-28 瀏覽數:
近 日,清華大學材料學院朱宏偉課題組在石墨烯應用技術方面取得進展,1篇研究論文和2篇綜述文章分別發表在《美國化學學會·納米》(ACS Nano,影響因子:12.88)和《先進材料》(Advanced Materials,影響因子:17.49)上。文章第一作者分別為材料學院2012級博士生楊婷婷、孫鵬展和2013年畢業博士生李昕明。

石墨烯應用技術

在 《基于石墨烯編織網絡的傳感系統:機電行為與電子皮膚應用》(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現石墨烯高靈敏柔性應變傳感的新思路,將石墨烯與超彈超薄高分子材料復合形 成柔性、輕薄似紋身的應變傳感器。通過構建傳感器陣列,實現了感知分布式壓力的電子皮膚功能,可穩定可靠探測脈搏、語音等微弱生理信號,有望應用于移動醫 療、可穿戴式設備等領域。

在 《石墨烯滲透膜的研究進展:結構、傳質機制及潛在應用》(Recent developments in graphene-based membranes: structure, mass transport mechanism and potential applications)(Adv. Mater. 2015, DOI: 10.1002/adma.201502595)一文中,圍繞石墨烯材料獨特的結構特點及其不同于傳統滲透膜材料的傳質行為,課題組綜述了石墨烯滲透膜材 料傳質特性的相關實驗發現和理論結果,對其在過濾、分離、脫鹽、質子交換及能量存儲等方面的應用進行了展望。通過總結本課題組及其它小組的研究成果,系統 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)的傳質特性、潛在應用及其面臨的機遇和挑戰。

《碳 /硅異質結太陽能電池的研究現狀與展望》(Carbon/silicon heterojunction solar cells: State of the art and prospects)(Adv. Mater. 2015, 27, 6549–6574)一文,結合課題組提出的碳/半導體異質結光電模型,綜述了碳/硅異質結太陽能電池的研發過程和最新研究進展,以增強太陽能電池性能為 目標,介紹了幾種關鍵的電學、光學設計技術(包括化學改性、界面鈍化、減反涂層和表面毛化等),展望了碳/硅異質結的潛在應用和未來發展趨勢。該光電模型 有望在便攜式器件和輕型薄膜產品中發揮多重關鍵作用,在諸如智能手機、移動設備和醫學監控設備中做為新型能源。

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,學術問題涵蓋結構設計、光電轉換、柔性器件、吸附過濾等方面。通過調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、納米探測和納米環境應用中的性能。

上述研究得到了北京市科技計劃重大項目、國家自然科學基金、新型陶瓷與精細工藝國家重點實驗室自主科研基金等項目的資助。

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