浙江大学

浙江大学高分子系许震研究员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。

该工作探索了宏观石墨烯纤维在中红外区域的发光和探测性能，并基于此构建了首套纤维基双向中红外通讯系统。该研究展示了石墨烯宏观材料在中红外光电子器件通讯领域的应用潜力。

2D大分子的出现带来了两个重要的基本问题：(1)对高分子科学领域来说，需要建立对2D大分子的行为及凝聚态深入的理解，理清新的2D拓扑维度与传统线性大分子的普遍性以及自身的特异性； (2)从二维材料的应用来看，需要一种普适系统的方法来指导其材料的精确制造，以期实现颠覆性的性能突破。

浙江大学高分子系许震研究员联合清华大学徐志平教授团队以单层氧化石墨烯为实验模型，采用毛细管流变学方法测定了二维大分子在良溶剂中构象-尺寸的标度关系。

浙江大学高分子系高超教授、许震研究员、刘英军副研究员团队揭示了二维氧化石墨烯片层的溶致塑性，提出了“溶致塑化发泡”的方法实现了石墨烯气凝胶的大规模连续化与高精度微型化制备，可比拟聚合物泡沫的“热塑发泡”制备方法。同时，“溶塑发泡”的石墨烯气凝胶具有与聚合物泡沫同样优异的机械稳定性。团队与浙江大学体育系彭玉鑫研究员合作，开发了超灵敏的石墨烯气凝胶微阵列触觉传感器，通过人工智能算法，石墨烯气凝胶手指传感器展现了超出人手的触觉灵敏度。

石墨烯纳米带（GNR）是准一维的石墨烯条带，作为一类新型的半导体材料，已在电子器件和光电器件领域获得广泛应用，引起了人们的广泛关注。 GNR表现出独特的电学和光学特性，这些特性强烈依赖于其化学结构，尤其是宽度和边缘构型。因此，具有化学精确结构的GNR的可控合成对其基础研究和器件应用至关重要。相较于自上而下的方法，利用预先设计的分子前驱体通过自下而上的方法可以合成具有原子级精确的GNRs。

团队建立了一个SML系统，通过将微针浸入到GO /丙烯酰胺LC中剪切来生成高度局域化的剪切场， 并诱导GO纳米片沿着取向方向排列（图1a）。因此，SML可实现通过预先设计的图案对LC进行可控编程。通过使用原位聚合将设计的取向LC固定在紫外光引发聚合下，可实现GO LCH聚丙烯酰胺（PAM）水凝胶的取向结构进行可设计编程（图1b，c）。通过将GO水性LC与丙烯酰胺作为单体，UV引发剂2959和亚甲基双丙烯酰胺（BIS）混合制备了反应性LC前体。混合物在GO浓度高达5 mg / mL表现出液晶特性，即使在18000 s后，GO /丙烯酰胺LC的剪切取向结构松弛也可以忽略不计。这为任意设计GO LCH水凝胶的局域取向结构提供了基础。

石墨烯具有极高的面内强度和优异的面外柔韧度，高结晶度的石墨烯组装体需要利用其面内特性。在此，浙江大学高超教授、许震特聘研究员和西安交通大学刘益伦教授合作发现了一种插层调制的增塑现象，提出了一种连续的增塑拉伸方法，将石墨烯薄膜的自发皱褶调节为结晶有序。插层调制塑性是石墨烯组装体的一种重要状态，对其工业加工具有重要意义。