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1 成果簡(jiǎn)介石墨烯是一種典型的單原子層二維材料，具有獨(dú)特的狄拉克電子結(jié)構(gòu)、超高的載流子遷移率和濃度，在高速、高質(zhì)量薄膜器件集成等方面顯示出潛在應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。然而，本征石墨烯呈金屬或半金屬特性，限制了其在器件中的應(yīng)用。本成果從石墨烯的可控生長(zhǎng)及多維多尺度宏觀結(jié)構(gòu)組裝出發(fā)，探索調(diào)控石墨烯電子結(jié)構(gòu)的有效方法，推動(dòng)其在納米器件中的集成與應(yīng)用。 主要內(nèi)容包括：石墨烯晶片的形狀、尺寸控制， 多維多尺度宏觀結(jié)構(gòu)的原位生長(zhǎng)與組裝；石墨烯的結(jié)構(gòu)（拓?fù)洌┡c化學(xué)改性：采用缺陷、應(yīng)變和化學(xué)修飾等手段對(duì)石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控；研究石墨烯在外加電場(chǎng)、磁場(chǎng)、光激發(fā)等條件下，電子結(jié)構(gòu)的演變及電子、光子、激子、聲子等的相互作用； 器件組裝與表征：晶體管、傳感器、結(jié)、異質(zhì)/雜化結(jié)構(gòu)等。2 應(yīng)用說(shuō)明基于石墨烯的二維薄膜材料已成功應(yīng)用于太陽(yáng)能電池和超級(jí)電容器等能源器件，顯示出優(yōu)異的能量轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)性能及良好的工作穩(wěn)定性。某些特色多維多尺度結(jié)構(gòu)可與其它納米材料（如碳納米管、二氧化鈦、二氧化錳）構(gòu)建復(fù)合結(jié)構(gòu)，在吸附、水處理、傳感、光催化等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。  圖 1 石墨烯編織結(jié)構(gòu)                              圖2 石墨烯晶片/納米顆粒復(fù)合結(jié)構(gòu) 該項(xiàng)目的相關(guān)研究工作已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利 5 項(xiàng)，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。3 效益分析目前，石墨烯在全球范圍內(nèi)尚未形成穩(wěn)定的工業(yè)化需求， 但從需求市場(chǎng)的潛力來(lái)看，石墨烯在應(yīng)用上將逐漸擴(kuò)大。隨著技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)發(fā)展，石墨烯獨(dú)特的力學(xué)與電學(xué)性能，將使其在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用市場(chǎng)，特別是電子、新材料、航天軍工等領(lǐng)域，發(fā)揮重要的甚至是革命性的作用，產(chǎn)生規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益。4 合作方式技術(shù)轉(zhuǎn)讓或合作開(kāi)發(fā)，商談。5 所屬行業(yè)領(lǐng)域能源環(huán)境。

石墨烯基多種納米復(fù)合材料的制備及用于光催化技術(shù)。

小試階段/n本成果屬于燃料電池催化劑技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種摻雜型石墨烯負(fù)載PtRu合金納米電催化劑及其制備方法。直接甲醇燃料電池具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低溫啟動(dòng)速度快、燃料廉價(jià)易得、清潔無(wú)污染、比能量高和能量轉(zhuǎn)換效率高等特點(diǎn)，有望成為未來(lái)便攜式電子產(chǎn)品以及電動(dòng)汽車(chē)、飛機(jī)等化石能源替代品。Pt是已知的對(duì)甲醇電氧化催化活性較好、使用較廣泛的催化劑，然而其存在成本過(guò)高易CO中毒等問(wèn)題。采用PtRu合金、以摻雜型石墨烯為載體作為直接甲醇燃料電池陽(yáng)極催化劑，能有效提高催化劑的活性和利用率。本成果克服了現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供

本發(fā)明公開(kāi)了一種石墨烯片上可調(diào)電感及其制造方法，包括石墨烯線(xiàn)圈層、絕緣介質(zhì)層、電極控制 層、以及襯底，石墨烯線(xiàn)圈層為片上電感的主體部分，設(shè)于襯底上方；絕緣介質(zhì)層覆蓋在石墨烯線(xiàn)圈層 上；電極控制層位于絕緣介質(zhì)層上并處于石墨烯線(xiàn)圈正上方；通過(guò)電極控制層在石墨烯線(xiàn)圈上施加可變 柵壓，石墨烯線(xiàn)圈層的電感值隨之發(fā)生改變；首先在催化膜上生長(zhǎng)出層狀石墨烯；然后將層狀石墨烯轉(zhuǎn) 移至襯底上；將石墨烯膜圖形化成石墨烯電感線(xiàn)圈；在石墨烯電感線(xiàn)圈上淀積一層的絕緣介質(zhì)層

本發(fā)明公開(kāi)了一種石墨烯/Cu/Ni 復(fù)合電極及其制備方法。復(fù)合 電極包括 Cu/Ni 合金層和覆蓋在 Cu/Ni 合金層上的石墨烯薄膜；其中， Cu/Ni 合金層由 Ni 膜和覆蓋在 Ni 膜上 Cu 膜發(fā)生 Ni 原子與 Cu 原子的 相互擴(kuò)散形成，Ni 膜與 Cu 膜的厚度比為 1:(3～10)。本發(fā)明避免了石 墨烯轉(zhuǎn)移過(guò)程和圖形化過(guò)程對(duì)石墨烯質(zhì)量的破壞，減少了石墨烯缺陷 的數(shù)目，通過(guò)調(diào)整 Ni 膜與 Cu 膜的厚度，采用分段

本發(fā)明公開(kāi)了一種石墨烯/Cu/Ni 復(fù)合電極及其制備方法。復(fù)合 電極包括 Cu/Ni 合金層和覆蓋在 Cu/Ni 合金層上的石墨烯薄膜；其中， Cu/Ni 合金層由 Ni 膜和覆蓋在 Ni 膜上 Cu 膜發(fā)生 Ni 原子與 Cu 原子的 相互擴(kuò)散形成，Ni 膜與 Cu 膜的厚度比為 1:(3～10)。本發(fā)明避免了石 墨烯轉(zhuǎn)移過(guò)程和圖形化過(guò)程對(duì)石墨烯質(zhì)量的破壞，減少了石墨烯缺陷 的數(shù)目，通過(guò)調(diào)整 Ni 膜與 Cu 膜的厚度，采用分段

石墨烯增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料制備及性能研究

制備在宏觀尺度上具備二維單片石墨烯的獨(dú)特本征性質(zhì)的石墨烯三維體相材料是材料學(xué)研究中兼具學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)用意義的重大挑戰(zhàn)。本項(xiàng)目制備得到了一種三維石墨烯宏觀體相材料，其由大量獨(dú)立且懸空的二維石墨烯單元通過(guò)片層邊緣的化學(xué)鍵構(gòu)筑而成。該材料具有良好的機(jī)械性能，在常溫可見(jiàn)光下作用下具有電子發(fā)射能力，在瓦特功率級(jí)別的可見(jiàn)波段激光或聚焦的太陽(yáng)光照射下，厘米尺寸的此石墨烯材料樣品可以在真空條件下實(shí)現(xiàn)有效的直接光驅(qū)動(dòng)，此現(xiàn)象為國(guó)內(nèi)外所首次觀察及報(bào)道，為石墨烯帶來(lái)了一種激動(dòng)人心的潛在應(yīng)用價(jià)值。上述材料的制備及相關(guān)性能研究還可為石墨烯在催化，能源轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)等領(lǐng)域的應(yīng)用提供材料支持與相關(guān)理論支撐。

具有較大可逆形變功能的彈性材料在各種工程應(yīng)用中具有廣泛需求。然而，當(dāng)溫度顯著降低時(shí)，材料延展性或彈性通常會(huì)受到損害。到目前為止，還沒(méi)有材料能夠?qū)崿F(xiàn)在外太空等深低溫下具有高彈性。近日，南開(kāi)大學(xué)陳永勝團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種三維交聯(lián)的石墨烯材料，在4K的深低溫到1273K的高溫溫度區(qū)間材料超彈性行為幾乎不變。在4K超低溫條件下，具有與室溫相同的力學(xué)性能：幾乎完全可逆的超彈性行為（高達(dá)90％的應(yīng)變），楊氏模量不變，泊松比接近零，循環(huán)穩(wěn)定性好。原位實(shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果表明，這種超彈性得益于獨(dú)特結(jié)構(gòu)的協(xié)同結(jié)果：?jiǎn)蝹€(gè)石墨烯片層的本征彈性和片層之間的共價(jià)連接。

本技術(shù)采用先進(jìn)的氧化石墨烯分散技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了氧化石墨烯在超高性能混凝土的可控分散，進(jìn)而制備出超高韌性、超高耐久的水泥基材料。本技術(shù)通過(guò)從納微觀尺度上對(duì)水泥基材料水化產(chǎn)物的改性，克服了傳統(tǒng)水泥基材料本質(zhì)上脆性行為的弊端，產(chǎn)品能夠在嚴(yán)苛的服役環(huán)境中長(zhǎng)期（大于 100 年）保持優(yōu)異的服役狀態(tài)。同時(shí)，相比于現(xiàn)有的納米混凝土改性技術(shù)，本技術(shù)使用的納米外加劑-氧化石墨烯制備工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯，改善效果更為顯著，使該產(chǎn)品具有較大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。