朱宏伟课题组在石墨烯应用技术方面取得进展,

清华材料学院朱宏伟课题组发表长篇综述论文

清华大学材料学院朱宏伟课题组在石墨烯应用技术方面取得进展

清华新闻网11月11日电 近日,清华大学材料学院朱宏伟课题组在石墨烯应用技术方面取得进展,1篇研究论文和2篇综述文章分别发表在《美国化学学会·纳米》和《先进材料》上。文章第一作者分别为材料学院2012级博士生杨婷婷、孙鹏展和2013年毕业博士生李昕明。

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石墨烯应用技术。

在《基于石墨烯编织网络的传感系统:机电行为与电子皮肤应用》论文中,课题组提出了一种实现石墨烯高灵敏柔性应变传感的新思路,将石墨烯与超弹超薄高分子材料复合形成柔性、轻薄似纹身的应变传感器。通过构建传感器阵列,实现了感知分布式压力的电子皮肤功能,可稳定可靠探测脉搏、语音等微弱生理信号,有望应用于移动医疗、可穿戴式设备等领域。

在《石墨烯渗透膜的研究进展:结构、传质机制及潜在应用》一文中,围绕石墨烯材料独特的结构特点及其不同于传统渗透膜材料的传质行为,课题组综述了石墨烯渗透膜材料传质特性的相关实验发现和理论结果,对其在过滤、分离、脱盐、质子交换及能量存储等方面的应用进行了展望。通过总结本课题组及其它小组的研究成果,系统分析了三种石墨烯膜材料的传质特性、潜在应用及其面临的机遇和挑战。

《碳/硅异质结太阳能电池的研究现状与展望》一文,结合课题组提出的碳/半导体异质结光电模型,综述了碳/硅异质结太阳能电池的研发过程和最新研究进展,以增强太阳能电池性能为目标,介绍了几种关键的电学、光学设计技术,展望了碳/硅异质结的潜在应用和未来发展趋势。该光电模型有望在便携式器件和轻型薄膜产品中发挥多重关键作用,在诸如智能手机、移动设备和医学监控设备中做为新型能源。

朱宏伟课题组近年来专注于石墨烯材料的可控制备与性能研究,学术问题涵盖结构设计、光电转换、柔性器件、吸附过滤等方面。通过调控石墨烯与其它材料的表/界面相互作用,探索了石墨烯在纳米能源、纳米探测和纳米环境应用中的性能。

上述研究得到了北京市科技计划重大项目、国家自然科学基金、新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室自主科研基金等项目的资助。

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供稿:材料学院 学生编辑:小奇

清华大学材料学院朱宏伟团队在《化学学会评论》发表石墨烯综述论文


清华新闻网7月10日电 7月5日,清华大学材料学院朱宏伟教授团队与合作者在英国皇家化学学会旗下的《化学学会评论》期刊上在线发表长篇综述论文《石墨烯-表面的物理与化学》,系统总结了典型的石墨烯表界面结构,分析了石墨烯与不同表面的相互作用及其性能对表界面的依赖性,在此基础上论述了石墨烯在光电、表面催化、超润滑、涂层和复合材料等领域的潜在应用。

石墨烯具有独特的二维单原子层结构,因其优异的力学、电学、热学和光学性能,在诸多领域展现出潜在的应用价值。在实际应用中,石墨烯总要与衬底接触形成表面和界面,这些表界面的结构特征、相互作用强度、缺陷等物理化学性质会显著影响石墨烯的形貌和属性,进而影响石墨烯器件的性能。深入理解石墨烯与衬底之间的界面物理化学对于石墨烯性质的调控、器件的优化设计具有重要意义。

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图1. 石墨烯表界面调控及其应用。

本文以朱宏伟教授团队在石墨烯材料领域近十年的研究工作的基础上,结合相关合作者教授、麻省理工学院孔敬教授)的研究成果,以石墨烯与衬底的表界面为切入点,系统综述了石墨烯与金属、半导体、陶瓷、聚合物、生物分子及液体之间的界面物化性质,针对石墨烯器件中的界面设计和优化问题进行了详细梳理,对石墨烯与衬底的界面相关问题进行了深入讨论和阐述,并对其发展趋势和前景进行了展望。

朱宏伟教授团队近年来在石墨烯材料的可控制备、结构设计及其在能源、环境、柔性器件等领域开展了大量研究工作,取得了一系列重要进展,相关成果发表在《先进材料》、《纳米快报》、《科学进展》、《能源环境科学》和《自然出版集团·亚洲材料》等国际知名期刊上。鉴于以上学术成就,此次受邀在《化学学会评论》撰写该综述论文,并被选为封面文章。

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图2. 综述论文封面。

本文通讯作者为朱宏伟教授、许建斌教授和罗德尼·劳夫教授,第一作者为清华大学材料学院2016级博士生赵国珂、黄美榕及2013届博士毕业生李昕明。

《化学学会评论》是英国皇家化学会的综述期刊,与美国化学会的《化学评论》和《化学研究评述》并称为化学化工领域三大综述期刊。

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供稿:材料学院 编辑:华山

7月5日,清华大学材料学院朱宏伟教授团队与合作者在英国皇家化学学会旗下的《化学学会评论》期刊上在线发表长篇综述论文《石墨烯-表面的物理与化学》,系统总结了典型的石墨烯表界面结构,分析了石墨烯与不同表面的相互作用及其性能对表界面的依赖性,在此基础上论述了石墨烯在光电、表面催化、超润滑、涂层和复合材料等领域的潜在应用。

评述智能材料与穿戴式触觉传感器的最新研究进展


清华新闻网3月8日电 3月6日,清华大学材料学院朱宏伟教授等在《材料科学与工程R:报告》上发表了题为《穿戴式触觉传感器:材料、传感机制与器件性能》的长篇综述论文,总结了近年来可穿戴式柔性触觉传感器研究的重大突破和进展,从基本概念、材料选择、传感机制、性能优化、多功能集成和潜在应用等几个方面进行了系统评述,并对未来科研热点做了展望。

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穿戴式触觉传感器材料选择、传感机制、性能优化示意图。

近年来,便携式智能电子产品发展日新月异,出现了众多多功能的可穿戴器件。将电子产品用于手镯、眼镜和鞋子等随身穿戴品一样“穿戴”在身上已然成为一种新时尚。其中,穿戴式触觉传感器是当下科技圈最前沿的领域之一,可模仿人与外界环境直接接触时的触觉功能,主要包括对力信号、热信号和湿信号的探测,是物联网的神经末梢和辅助人类全面感知自然及自己的核心元件。从上个世纪七八十年代以来,触觉传感器件就引起了材料、物理、化学、电子、机器人等多学科领域研究者的广泛关注。发展穿戴式、能够适应基底任意变形、同时对多种无规则触觉刺激有准确响应的新型触觉传感器件至关重要。随着石墨烯、碳纳米管、氧化锌、液态金属等新型功能材料的出现,柔性电子相关制备技术的革新,穿戴式触觉传感器的研究在近几年得到了迅猛的发展。

穿戴式触觉传感器通常构建在类似皮肤的弹性基底或者可伸缩的织物上以获得柔性和可伸缩性。从换能机理来看,触觉传感主要应用了压阻式、电容式和压电式等传感技术,每种传感原理都有其特点和适合的应用场所。随着材料科学、柔性电子和纳米技术的飞速发展,器件的灵敏度、量程、规模尺寸以及空间分辨率等基础性能提升迅速,甚至超越了人的皮肤。同时,为了适应对力、热、湿、气体、生物、化学等多刺激分辨的传感要求,器件设计更加更精巧,集成方案也更加更成熟。具有生物兼容、生物可降解、自修复、自供能及可视化等实用功能的智能传感器件也应运而生。此外,穿戴式电子产品朝着集成化方向发展,即针对具体应用将触觉传感器与相关功能部件有效集成,打造具有良好柔性、空间适应性和功能性的穿戴式平台。

目前,穿戴式触觉传感器在实际应用仍然面临很多挑战,例如传感器在反复变形过程中的性能退化,多刺激同时探测的串扰解耦,穿戴式平台内部器件之间的力、热、电性能匹配等。应对这些挑战将带来新的机遇,为相关材料制备、器件加工及系统集成指明未来的发展方向。毫无疑问,穿戴式触觉传感器将朝向更加柔性化、小型化、智能化、多功能化、人性化方向发展。触觉传感器的适用范围将大大拓宽,在人机交互系统、智能机器人、移动医疗等领域具有巨大的应用前景。

《材料科学与工程R:报告》主要发表材料科学与工程领域前沿方向及相关热点科学问题的长篇综述文章,每年出版12期,每期仅选登1篇文章。本文通讯作者为清华大学材料学院朱宏伟教授,第一作者为材料学院2012级博士生杨婷婷,合作者包括北京大学微电子学研究院的李志宏教授和清华大学微电子学研究所的谢丹副教授。相关研究工作得到了国家自然科学基金和唐仲英基金等项目的资助。

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供稿:材料学院 编辑:华山

石墨烯具有独特的二维单原子层结构,因其优异的力学、电学、热学和光学性能,在诸多领域展现出潜在的应用价值。在实际应用中,石墨烯总要与衬底接触形成表面和界面,这些表界面的结构特征、相互作用强度、缺陷等物理化学性质会显著影响石墨烯的形貌和属性,进而影响石墨烯器件的性能。深入理解石墨烯与衬底之间的界面物理化学对于石墨烯性质的调控、器件的优化设计具有重要意义。

图1. 石墨烯表界面调控及其应用。

本文以朱宏伟教授团队在石墨烯材料领域近十年的研究工作的基础上,结合相关合作者教授、麻省理工学院孔敬教授)的研究成果,以石墨烯与衬底的表界面为切入点,系统综述了石墨烯与金属、半导体、陶瓷、聚合物、生物分子及液体之间的界面物化性质,针对石墨烯器件中的界面设计和优化问题进行了详细梳理,对石墨烯与衬底的界面相关问题进行了深入讨论和阐述,并对其发展趋势和前景进行了展望。

朱宏伟教授团队近年来在石墨烯材料的可控制备、结构设计及其在能源、环境、柔性器件等领域开展了大量研究工作,取得了一系列重要进展,相关成果发表在《先进材料》、《纳米快报》、《科学进展》、《能源环境科学》和《自然出版集团亚洲材料》等国际知名期刊上。鉴于以上学术成就,此次受邀在《化学学会评论》撰写该综述论文,并被选为封面文章。

图2. 综述论文封面。

本文通讯作者为朱宏伟教授、许建斌教授和罗德尼劳夫教授,第一作者为清华大学材料学院2016级博士生赵国珂、黄美榕及2013届博士毕业生李昕明。

《化学学会评论》是英国皇家化学会的综述期刊,与美国化学会的《化学评论》和《化学研究评述》并称为化学化工领域三大综述期刊。

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