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我國石墨烯基礎(chǔ)研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展
近日，內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院郭澤宇副教授在納米材料國際知名期刊《Carbon》上在線發(fā)表了題為“Hollow‘graphene’microtubes using a polyacrylonitrile nanofiber template and their potential applications of field emission”（基于納米纖維模板法制備中空石墨烯微管及在場發(fā)射中的潛在應(yīng)用）的學(xué)術(shù)論文。
該研究報(bào)告了一種將石墨烯納米片連接起來形成石墨烯空心微管(GHMs)的簡易化制備過程，通過改變反應(yīng)條件，可在100-500 nm范圍內(nèi)調(diào)節(jié)管徑。研究發(fā)現(xiàn)，在氨氣氣氛下對氧化石墨烯(G-O)/PAN碳纖維進(jìn)行退火時(shí)，石墨烯納米片邊緣的N原子可以取代C原子，石墨烯片可以無縫連接。G-O/碳納米纖維框架作為約束模板，石墨烯薄片圍繞其彎曲形成管狀結(jié)構(gòu)。該成果在器件的場發(fā)射方面具有可觀的應(yīng)用前景，其場發(fā)射特性為：低的導(dǎo)通電壓0.18 V/μm (J=10 μA/cm2)、低的閾值場0.35 V/μm (at J=10 mA/cm2)和高的場發(fā)射穩(wěn)定性。這種制備石墨烯微管的工藝為規(guī)�；a(chǎn)直徑可調(diào)的石墨烯微管提供了可能性，這種直徑可調(diào)的石墨烯微管在生物醫(yī)學(xué)、藥物載體、農(nóng)業(yè)化肥、生物質(zhì)光合作用等方面都具有潛在的應(yīng)用。
科學(xué)家用石墨烯熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電流，有望開發(fā)出取代低功耗電池的芯片
阿肯色大學(xué)(University of Arkansas)的一個(gè)物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功開發(fā)出了一種能夠捕獲石墨烯熱運(yùn)動(dòng)并將其轉(zhuǎn)換為電流的電路。
（圖片來源：阿肯色大學(xué)）
這項(xiàng)探索性研究的首席研究員、物理學(xué)教授保羅•蒂巴多（Paul Thibado）表示：“基于石墨烯的能量采集電路可以整合到芯片中，為小型設(shè)備或傳感器提供干凈、無限的低壓電源�！�
該研究成果發(fā)表在《物理評論E》（Physical Review E）雜志上，證明了物理學(xué)家三年前在阿肯色大學(xué)所開發(fā)的理論，即獨(dú)立的石墨烯（單層碳原子）以某種方式被褶皺和彎曲，從而有望采集能量。
Advanced Functional Materials：基于石墨烯-Nafion復(fù)合薄膜的柔性可再生生物傳感器
哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院潘昀路教授和郝壯博士研究團(tuán)隊(duì)提出了一種基于石墨烯-Nafion復(fù)合薄膜的柔性可再生生物傳感器，該柔性納米傳感器可實(shí)現(xiàn)在不稀釋的真實(shí)人體汗液中對“炎癥風(fēng)暴”標(biāo)志物進(jìn)行準(zhǔn)確檢測。他們通過使用石墨烯-Nafion復(fù)合薄膜作為場效應(yīng)晶體管的導(dǎo)電通道，極大的抑制了石墨烯表面非特異性吸附對傳感信號產(chǎn)生的干擾，并采用分子量較小的DNA適配體作為探針，減弱了德拜屏蔽作用。測試表明，該柔性納米傳感器可緊密貼合在人體的各個(gè)部位，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)在未稀釋的人工汗液和真實(shí)人體汗液中對“炎癥風(fēng)暴”標(biāo)志物IFN-γ進(jìn)行快速準(zhǔn)確的檢測，檢測范圍為0.015 to 250 nM，檢測極限為740 fM。由于石墨烯-Nafion復(fù)合薄膜的獨(dú)特性質(zhì)，納米傳感器同時(shí)還具有可再生的特性，在經(jīng)過80次再生循環(huán)后，機(jī)械，電氣性能和傳感信號仍可保持與初次使用時(shí)極高的一致性。
該研究中所設(shè)計(jì)制造的基于石墨烯-Nafion復(fù)合薄膜的柔性傳感器不但可以作為一種普適的方法，在改善其他納米材料傳感器檢測性能方面得到廣泛的研究，而且有望促進(jìn)納米傳感器在個(gè)人醫(yī)療健康領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。
EnSM：石墨烯層結(jié)構(gòu)的可控調(diào)節(jié)及其高倍率儲鈉
目前，雖然通過復(fù)合或摻雜等方法達(dá)到了擴(kuò)大石墨及其衍生物層間距的目的，但如何可控地調(diào)節(jié)石墨及其衍生物的層間距并研究層間距對儲鈉倍率性能和鈉離子擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)的影響仍然是亟待討論的科學(xué)問題。近日，蘭州理工大學(xué)劉卯成副教授課題組和臺灣新竹清華大學(xué)闕郁倫教授課題組合作展示了一種通過二胺分子（H2N(CH2)xNH2，x=2, 3, 4）表面的氨基（-NH2）和氧化石墨烯（GO）表面的羧基（-COOH）之間脫水縮和形成酰胺鍵（HN-C=O）將二胺分子“鎖定”在GO層間的方法，制備出了一系列層間距可控調(diào)節(jié)的具有“雙鎖鏈”結(jié)構(gòu)的多層GO（xDM-GO，x=2, 3, 4）。所制備的xDM-GO的層間距可在0.90 nm到0.97 nm之間可控調(diào)節(jié)，相比于層間距為0.88 nm的GO，具有擴(kuò)大層間距的xDM-GO可以為鈉離子的擴(kuò)散提供更短的通道，并減小鈉離子擴(kuò)散的勢壘。同時(shí)，增大的比表面積可以暴露出更多儲鈉活性位點(diǎn)，提高儲鈉倍率性能。xDM-GO層間的鏈狀二胺分子具有柱撐/牽引的作用，有效地緩解了其在鈉離子嵌入/脫出過程中的堆疊和體積膨脹，從而保持良好的循環(huán)穩(wěn)定性。本工作還在可控調(diào)節(jié)層間距的前提下，研究了層間距對于儲鈉倍率性能和鈉離子擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)的影響。該文章發(fā)表在Energy Storage Materials上。
崔屹《Science》子刊：石墨烯層中插入碳球，實(shí)現(xiàn)優(yōu)于活性炭的高甲苯、丙酮吸附量，高H2儲存！
美國斯坦福大學(xué)材料科學(xué)與工程系崔屹教授，勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室材料科學(xué)系Jeffrey A. Reimer教授（共同通訊）設(shè)計(jì)了分層納米多孔膜（HNMs）,一類結(jié)合碳球和氧化石墨烯的納米復(fù)合材料。分級碳球，使用化學(xué)活化結(jié)合微波加熱，作為間隔劑和吸附劑。分層碳球阻隔了氧化石墨烯的團(tuán)聚，而氧化石墨烯薄片則是物理分散的，確保了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。所獲得包含微孔的HNMs，這些微孔由超微孔和中孔組成，從而導(dǎo)致高VOCs/H2吸附能力，在200ppmv和3.3wt％（77K和1.2bar）下分別高達(dá)235和352mg/g。該工作大大擴(kuò)展了HNMs在環(huán)境和能源領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。該論文以“Designing hierarchical nanoporous membranes for highly efficient gasadsorption and storage”為題，發(fā)表在Science Advances。
美國研究人員通過堆疊和扭曲石墨烯發(fā)現(xiàn)了一種罕見的磁性
比亞大學(xué)和華盛頓大學(xué)的研究人員在三層石墨烯結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)了一種罕見的磁性。研究人員將單層石墨烯片疊放在雙層石墨烯片上，并將其扭曲約1度，在絕對零度以上幾度的溫度下觀察到了一系列絕緣狀態(tài)。這種狀態(tài)可以通過在石墨烯片上施加電場來控制：向單層石墨烯片施加電場，結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)扭曲的雙層石墨烯狀態(tài)；向雙層石墨烯片施加電場，結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)扭曲的四層石墨烯狀態(tài)。研究人員還在該結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)了一種新的磁性，不同于傳統(tǒng)的磁鐵通過電子自旋形成磁性，該結(jié)構(gòu)的磁性是由電子的集體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形成的。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)了該結(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即類似于把不同類型的結(jié)綁在一根繩子上，這種材料的拓?fù)涮匦钥赡軙兏镄畔⒋鎯Φ姆绞�，有望用于量子�?jì)算或新型節(jié)能數(shù)據(jù)存儲平臺。
信息來源：中國科學(xué)院微生物研究所、環(huán)球創(chuàng)新智慧、 materials views china、能源學(xué)人、高分子科學(xué)前沿、中國國防科技信息網(wǎng)等。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/三昧）
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