年终岁首，静心回顾。
这一年，
纳高小伙伴匠心聚力，
在石墨烯宏观材料领域，
深耕细作，收获喜悦。
01
氧化石墨烯纤维的精确可逆融合与分裂
采用了新型的二维组装单元自适应形变的策略来实现动态的界面自组装，从而实现GO纤维的精确可逆融合与分裂。该过程仅通过溶剂引起的溶胀与收缩进行，同时伴随着单元体积的巨大变化，无需额外的粘接剂或其他辅助手段。另外，在每个融合-分裂循环后，GO纤维的数量、尺寸、组成、结构和性能可以恢复至循环前的原始状态，保证了融合与分裂的精确可逆性。可逆的融合-分裂行为可以借助GO涂层拓展到常见的传统纤维上，包括高分子、金属、无机非金属纤维等多种材质。进一步拓展了可逆融合-分裂的材料可选性和可设计性。
该工作以 “Reversible fusion and fission of graphene oxide based fibers”为题发表在Science（DOI: 10.1126/science.abb6640）上，西安交通大学刘益伦教授团队对这一过程进行了力学分析及有限元模拟。
02
静电纺丝法制备纯石墨烯纳米纤维
在少量高分子的辅助下，解决了氧化石墨烯纺丝液的低拉伸性，通过静电纺丝及热处理首次制备了纯石墨烯纳米纤维膜。石墨烯纳米纤维很大程度保留了石墨烯优异的电学、热学及力学性能，在燃料电池、气体净化、高温纯化、纳米催化等领域具有较大的应用潜力。
该工作以“Electrospinning of Neat Graphene Nanofibers”为题发表在Advanced Fiber Materials（DOI: 10.1007/s42765-021-00105-8）上。
03
流变学调控助力快速制备石墨烯纤维无纺布
提出了一种通过引入少量超高分子量调控纳米材料溶液流变特性，从而增强其拉伸流动性，并实现高速吹纺制备纤维类材料的新方法。通过吹纺能够使得石墨烯纤维的纺丝速度达到556 m min-1, 比之前湿纺提高了两个数量级。
该工作以“High-Speed Blow Spinning of Neat Graphene Fibrous Materials”为题发表在Nano Letters（DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c01076）上。
04
宏观组装石墨烯纳米膜
首次制备出大面积可独立自支撑的纳米厚度高结晶度宏观组装石墨烯膜，最大程度保留了石墨烯优异的电学、热学及光电子性能，打开了除单层石墨烯、多层扭转石墨烯、微米级厚度宏观组装石墨烯之外的新研究空间。
该工作以“Multifunctional macro-assembled graphene nanofilms with high crystallinity”为题发表在Advanced Materials（DOI: 10.1002/adma.202104195）上，与韩国Ruoff教授、香港城市大学陆洋教授等团队合作完成。
05
耐高温高导电石墨烯膜及在柔性电磁屏蔽领域的应用
利用氯化铜作为掺杂剂，实现了低密度、高柔性、耐高温、高导电掺杂石墨烯膜材料的制备。相比于纯石墨烯膜，其载流子浓度、载流子迁移率均有所提高，比导电率超过大部分金属。此外，掺杂石墨烯膜具有极高的电磁屏蔽效能，在高低温、腐蚀性等极端环境中都可稳定使用。
该工作以“Highly conductive graphene film with high-temperature stability for electromagnetic interference shielding”为题发表在Carbon（10.1016/j.carbon.2021.04.027）上。
06
聚丙烯腈的导热逆变—基于石墨烯层间限域效应的导热膜制备策略
将聚丙烯腈限域在GO片层间制备复合薄膜，在2800 ℃热处理后，实现了聚丙烯腈的层间限域诱导石墨化过程，得到了高导热、高导电的柔性薄膜。利用石墨烯的自融合效应，该薄膜可实现4-80 μm的厚度调控。
该工作以“Polyacrylonitrile-derived thermally conductive graphite film via graphene template effect”为题发表在Carbon（DOI: 10.1016/j.carbon.2021.04.090）上。
07
揭秘石墨烯宏观组装强度的“尺寸困境”起源
以氧化石墨烯膜的制备过程为实验模型，发现了尺寸效应由二维片的褶皱特征决定，提出了二维大分子溶液干燥过程中的“趋肤皮层褶皱”是尺寸困境的形成原因，发现了皮层褶皱遵循薄板屈曲的变形机制；同时利用“插层塑化拉伸”方法进行了褶皱重整，消除了反尺寸效应，明确了氧化石墨烯膜材料的“大尺寸带来高强度”的正尺寸效应。这一工作阐明了二维大分子组装材料的“尺寸困境”的结构与形成起源，回答了以往研究中对尺寸效应的矛盾认识，同时也开启了对二维大分子材料中褶皱构象与凝聚结构进行精确分析的新思路。
该工作以“The Origin of the Sheet Size Predicament in Graphene Macroscopic Papers”为题发表在ACS Nano（DOI: 10.1021/acsnano.0c09503）上。
08
高分子插层辅助的氧化石墨烯高精度热塑成型
通过将聚合物插层进氧化石墨烯（GO）前驱体的层间，借由高分子在层间的分子链热运动，实现了整体石墨烯材料的精确热塑加工成型。通过热塑成型，氧化石墨烯复合膜可以加工成具有不同高斯曲率的形状，并能在膜表面压印出尺寸精度可达360 nm的浮雕图案。热塑性加工方法极大地扩展了氧化石墨烯材料和其他层状材料的成型能力，并为其广泛应用提供了灵活的结构设计基础。
该工作以“Precise Thermoplastic Processing of Graphene Oxide Layered Solid by Polymer Intercalation”为题发表在Nano-Micro Letters（DOI: 10.1007/s40820-021-00755-8）上。
09
超浓水系电解质及其在双离子电池中的应用
利用氯化锌、溴化锌、醋酸锌和水制备了一种超溶解水系电解质，其通过在一定条件下形成乙酸基封端的盐-水“齐聚物”突破了盐溶质的物理溶解极限。
该工作以“Water-salt Oligomers Enable Supersoluble Electrolytes for High-Performance Aqueous Batteries”为题发表在Advanced Materials（DOI: 10.1002/adma.202007470）上，与浙江大学徐志康教授、马里兰大学王春生教授团队合作。
10
低成本膨胀石墨正极提高铝离子电池的倍率性能
用高温化膨胀石墨做正极，铝箔做负极，团队自主研发的三乙胺基铝离子液体作为电解液，进一步开发了一种低成本高倍率的铝离子电池体系：
该工作以“A graphitized expanded graphite cathode for aluminum-ion battery with excellent rate capability”为题发表在Journal of Energy Chemistry（DOI: 10.1016/j.jechem.2021.07.016）上。
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3D打印制备高性能石墨烯基能量转储材料
针对石墨烯基材料的3D打印及其在能量转储装置中的应用的最新研究进展进行了系统性的分析和概况。重点介绍了制备可打印的石墨烯基墨水的基本性能要求和理论分析，以及现有文献中可行的GO油墨制备策略；并就3D打印石墨烯材料的在能量转储领域的代表性应用，如电池，超级电容器，太阳能蒸汽发电机，和对电热转换等进行了评述。
综述文章以“Three-dimensional printing of graphene-based materials for energy storage and conversion”为题在线发表在SUSMAT（DOI：10.1002/sus2.27）。
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石墨烯材料在新型钠、钾、铝离子电池中的应用优势和价值
石墨烯材料作为电极，一方面可以作为活性材料参与电化学反应。另一方面，它们可以作为导电添加剂来改善电池反应动力学，并作为缓冲结构来支持电极的结构完整性，在提升新型钠、钾、铝离子电池材料性能方面具有独特的优势。在这篇综述中，对通用的石墨烯基电极结构设计原则和提升性能机制进行了归纳、揭示和总结，阐明了石墨烯材料的优点，并重点介绍了可产生高能量密度、快速充电和持久性能的电池的石墨烯电极纳米结构的示例。
综述文章以“Advanced Graphene Materials for Sodium/Potassium/Aluminum-Ion Batteries”为题发表在ACS Materials Letters（DOI: 10.1021/acsmaterialslett.1c00280）上。
13
博士生畅丹获得浙江大学2020-2021学年竺可桢奖学金（校设最高奖学金）。
14
研究成果获得全国发明展览会“发明创业奖项目奖”金奖。
15
获“十三五”国家重点出版物出版规划项目资助编著的图书《石墨烯宏观材料及应用》正式出版。
16
2021年5月28日，两院院士大会、中国科协第十次全国代表大会在北京召开，高超教授作为浙江代表团成员，出席了在北京人民大会堂召开的中国科协第十次全国代表大会。
凡是到达了的地方，都属于昨天。
今天，我们仍在奋斗，
明天，我们继续加油。
只争朝夕，不负韶华。
2022年我们将继续携手并肩，
砥砺新征程，谱写新篇章。
本文来自纳米高分子高超课题组，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
