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聚合物多層光學(xué)膜代表著光學(xué)膜技術(shù)的最高水平，在光電 子相關(guān)產(chǎn)業(yè)有廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)產(chǎn)品市場(chǎng)完全被美國 3M、日本東麗等跨國公司所壟斷。項(xiàng)目擬通過設(shè)計(jì)一維、二維光子晶體結(jié)構(gòu)，利用光子晶體結(jié)構(gòu)的禁帶實(shí)現(xiàn)不同能量的光子進(jìn)行選擇性透過，來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的光譜選擇（例如紅、藍(lán)光雙帶通濾波器）和偏振態(tài)調(diào)控。產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)和產(chǎn)業(yè)化，可填補(bǔ)國產(chǎn)高端光學(xué)膜產(chǎn)品市場(chǎng)空白。 

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們健康意識(shí)的提高，生物材料在臨床醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用也越來越廣泛。各種人工生物材料如，人工導(dǎo)尿管、人工體腔引流管、人工靜脈導(dǎo)管、人工血液透析或腹膜透析管、人工氣管插管、人工心臟瓣膜、人工骨、人工聲帶等廣泛使用。統(tǒng)計(jì)顯示，全球每年有上百萬的生物材料制成的醫(yī)療裝置植于體內(nèi)，僅在北美每年的尿路導(dǎo)管（urethral cathers and urinary stents）的使用量就高達(dá)1億支。但是，生物材料在給臨床治療帶來便捷的同時(shí)，仍存在某

1）  高效的界面大分子反應(yīng)增容技術(shù) 特點(diǎn)：環(huán)保，工藝過程簡(jiǎn)單，適用體系廣泛（PC/ABS，PA/PE，PC/PBT等體系），增容體系剛韌平衡 2）  形態(tài)控制技術(shù) 特點(diǎn)：大幅提高材料剛性與韌性，工藝過程簡(jiǎn)單，適用體系廣泛（PC/ABS，PA/PE，PC/PBT等體系）

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)其在納米能源和傳感器件中的集成與應(yīng)用。 主要內(nèi)容包括： 1.高質(zhì)量石墨烯薄膜的大面積可控制備、轉(zhuǎn)移工藝，及多維多尺度宏觀結(jié)構(gòu)組裝技術(shù)； 2.開發(fā)了高效異質(zhì)結(jié)太陽能電池和光電探測(cè)器產(chǎn)品，具有規(guī)模集成的納米能源器件制造方法和工藝。太陽能電池轉(zhuǎn)換效率超過 15%；光電探測(cè)器的靈敏度比同類商用光電器件高 3 個(gè)數(shù)量級(jí)，在保持同樣光電流響應(yīng)的情況下，其暗電流和噪聲等效功率分別了降低了 2個(gè)和 3 個(gè)數(shù)量級(jí)； 3.開發(fā)了系列柔性傳感器產(chǎn)品，及面向移動(dòng)醫(yī)療可穿戴應(yīng)用的傳感器制造方法和工藝。不僅可探測(cè)應(yīng)變、壓力、扭轉(zhuǎn)、有機(jī)物、聲波等信號(hào)，還對(duì)多種微變形（包括損傷、振動(dòng)等）高靈敏度識(shí)別，具有與生理信息互聯(lián)的特點(diǎn)，可監(jiān)測(cè)和掃描生命體的生理狀態(tài)，如脈搏、呼吸、心跳、語音等人體活動(dòng)。 

本研究利用氧氣對(duì)非骨架摻雜選擇性刻蝕的效應(yīng)，首次在Cu襯底上實(shí)現(xiàn)了石墨烯的完美骨架摻雜生長(zhǎng)，氮摻雜后的石墨烯遷移率高達(dá)13000 cm2/Vs，比其他工藝制備的摻雜石墨烯要高出數(shù)個(gè)量級(jí)。同時(shí)，石墨烯的面電阻也降低到130 oh/sq，摻雜的穩(wěn)定性顯著提高。

包括高純度不同石墨片層大小石墨烯的可控制備及分離技術(shù)，石墨烯的立體 組裝技術(shù)，如大尺寸石墨烯薄膜、石墨烯氣凝膠、褶皺團(tuán)狀石墨烯等。

首次提出石墨烯纖維的概念，提出液晶濕法紡絲策略實(shí)現(xiàn)了石墨烯纖維的連續(xù)制備及高性能化，開辟了從石墨制取碳纖維的全新路徑 一、項(xiàng)目分類 重大科學(xué)前沿創(chuàng)新 二、技術(shù)分析 本成果具有創(chuàng)新性、先進(jìn)性。從高校的原創(chuàng)科學(xué)到原創(chuàng)技術(shù)，再到工程化推進(jìn)，且已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的技術(shù)成果。 成果第一完成人帶領(lǐng)科研與產(chǎn)業(yè)兩支隊(duì)伍，面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國家重大需求、面向人民生命健康，在單層氧化石墨烯及其宏觀組裝材料的產(chǎn)學(xué)研協(xié)同發(fā)展方面開展科學(xué)研究、技術(shù)轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)化攻堅(jiān)，獲得的成果如下： 發(fā)現(xiàn)了氧化石墨烯纖維在溶劑作用下精確可逆融合與分裂現(xiàn)象，揭示了二維大分子的獨(dú)特界面效應(yīng)，打破纖維越粗越弱的Griffith定律，為未來粗且強(qiáng)的高性能纖維制備提供了新的理論依據(jù)，成果發(fā)表在Science雜志上；(2)發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯的層狀和手性液晶新相態(tài)，為石墨烯宏觀有序組裝材料提供了理論基石；(3)首次提出石墨烯纖維的概念，提出液晶濕法紡絲策略實(shí)現(xiàn)了石墨烯纖維的連續(xù)制備及高性能化，開辟了從石墨制取碳纖維的全新路徑；(4)建立了較系統(tǒng)的液固相轉(zhuǎn)變組裝方法學(xué)，制備出“世界最輕固體”石墨烯超輕氣凝膠，突破固體表觀密度極限；解決了宏觀材料高導(dǎo)熱和高柔性不能兼顧的難題，獲得了高導(dǎo)熱超柔性石墨烯導(dǎo)熱膜。 發(fā)明的新型石墨烯纖維，得到了Nature在線新聞（2011, 78）、Nature 石墨烯增刊（2012, 483, S33）等雜志期刊的高度評(píng)價(jià)：“石墨烯物理性能優(yōu)異，但要駕馭這些性能，必須找到能將優(yōu)異性能納米級(jí)粒子轉(zhuǎn)化為宏觀材料的方法。來自中國杭州浙江大學(xué)的許震和高超正好實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)”等。石墨烯纖維打結(jié)圖與美國奮進(jìn)號(hào)、俄羅斯聯(lián)盟號(hào)飛船等一起入選了Nature 2011年度最具影響力圖像，入選理由為:“這一400微米石墨烯結(jié)由中國浙江大學(xué)許震和高超制備，顯示了納米尺度精巧的結(jié)構(gòu)控制。許和高將氧化石墨烯液晶紡制成米級(jí)柔性纖維并轉(zhuǎn)化成石墨烯紗線”。成果第一完成人“因石墨烯纖維的基礎(chǔ)研究工作”，獲得首屆錢寶鈞纖維材料青年學(xué)者獎(jiǎng)。 獲得的多維度多功能石墨烯宏觀組裝材料，得到了Nature（Nature 2013, 494, 404）、（Nature 2013, 497, 448）及Advanced Science News等的亮點(diǎn)評(píng)價(jià)或撰文評(píng)價(jià)：“浙江大學(xué)高超團(tuán)隊(duì)用非模板法獲得了導(dǎo)電、彈性并且密度低于空氣的固體泡沫材料”，“浙江大學(xué)高超教授及同事報(bào)道了具有超高導(dǎo)熱且超柔性特性的石墨烯材料。這樣的設(shè)計(jì)理念和實(shí)驗(yàn)策略能夠拓展至其他二維納米材料中，使得很多大面積多功能的二維材料能夠應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)世界的柔性器件中，從航空航天到智能手機(jī)，不一而足”等。超輕石墨烯氣凝膠獲得了 “世界最輕固體”吉尼斯世界紀(jì)錄，入選了“2013中國十大科技進(jìn)展新聞”。 在Science、Nat. Electron.、Sci. Adv.、Adv. Mater.等國際知名期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文240余篇，連續(xù)四年入選科睿唯安全球“高被引科學(xué)家”。授權(quán)中國發(fā)明專利百余件、國際專利8件。承擔(dān)國家自然基金委重大、重點(diǎn)、杰青項(xiàng)目及軍科委、科工局等項(xiàng)目10多項(xiàng)，項(xiàng)目總經(jīng)費(fèi)近億元。

本發(fā)明提供了一種石墨烯快速剝離的方法；該方法包括 S1 利用化學(xué)氣相沉積法在鎳片上生長(zhǎng)石墨烯；其中生長(zhǎng)溫度為 750℃～1000℃，生長(zhǎng)時(shí)間為 10～30 分鐘，生長(zhǎng)時(shí)通入氣體為甲烷 10～80sccm和氫氣 5～10sccm 并保持生長(zhǎng)氣壓為常壓；S2 將所述附著有石墨烯的鎳片浸泡在氯化鐵溶液中，經(jīng)過電化學(xué)腐蝕后獲得剝離后的石墨烯。本發(fā)明可以在幾十秒到幾十分鐘內(nèi)把石墨烯無破損地從基底鎳片上剝離下來。這為石墨烯的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用提供一種快速的新途徑。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，可以快速的把石墨烯轉(zhuǎn)移到任何基片上；

本發(fā)明公開了一種具有良好分散性的改性石墨烯，以及制備這 種改性石墨烯的方法。通過非共價(jià)鍵的作用，在石墨烯表面修飾高分 子材料，使其具有良好的分散性。這種改性石墨烯的具體制備方法為： 在芳香族小分子上接枝咪唑類化合物，通過咪唑引發(fā)環(huán)氧開環(huán)聚合或 與末端帶有鹵素基團(tuán)的長(zhǎng)鏈高分子直接反應(yīng)，得到末端為芳香基團(tuán)的 長(zhǎng)鏈芳香族化合物，并在分散有氧化石墨烯且具有還原性的溶劑中， 通過一步法在還原氧化石墨烯的同時(shí)將其以非共價(jià)鍵的形式

本技術(shù)充分利用材料中的可配位基團(tuán)，如腈基 (C≡N) 、酯基 (O=C-0) ，同金屬陽離子進(jìn) 行配位交聯(lián)，創(chuàng)建了一個(gè)新的非共價(jià)鍵交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)體系。由于金屬配位的鍵能高于氫鍵鍵能， 而且變化范圍也比較大，因此通過配位交聯(lián)所獲得的材料的力學(xué)性能優(yōu)于通過氫鍵組裝的橡膠 材料；由于配位鍵的鍵能低于共價(jià)鍵，可以在一定情況下破壞配位交聯(lián)而不影響聚合物材料的 主鏈結(jié)構(gòu)；配位鍵具有電、磁特性及非線性光學(xué)特性，通過選擇不同配位數(shù)和配位方式的金屬 離子，調(diào)節(jié)金屬離子的濃度，改變加工溫度和時(shí)間等方法控制聚合物的交聯(lián)程度和交聯(lián)密度， 實(shí)現(xiàn)了聚合物微觀結(jié)構(gòu)和材料最終使用性能按需要進(jìn)行調(diào)控；金屬離子同橡膠材料的配位是直 接在材料加工過程中一步實(shí)現(xiàn)，工藝簡(jiǎn)單；這種配位交聯(lián)橡膠的添加劑和加工過程也無污染， 且?guī)缀醪恍枰渌鷦且环N環(huán)境友好的高性能、多功能材料，降低了對(duì)環(huán)境的污染和產(chǎn)品 的成本。無炭黑添加的配位交聯(lián)NBR的拉伸強(qiáng)度可超過60MPa，伸長(zhǎng)率達(dá)到1000﹪，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于 硫磺交聯(lián)、炭黑補(bǔ)強(qiáng)的NBR (拉伸強(qiáng)度通常為20Mpa，伸長(zhǎng)率<500%) 。而且由于金屬離子的引 入，橡膠材料也具有了一些特殊的性能，例如更加優(yōu)良的耐油性及同金屬材料很好的粘接性 等。這些結(jié)果表明金屬配位交聯(lián)的綠色橡膠具有很高的實(shí)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。