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層間轉角在層狀堆垛的二維材料體系中提供了一個全新的自由度來調(diào)控其結構與性質。近幾年，相關方面的研究引起了廣泛的關注。早在2012年，何林課題組就開始關注轉角對雙層石墨烯結構和電學性質的影響，測量了不同轉角雙層石墨烯的兩個范霍夫峰的峰間距能量與轉角大小的關系[1]，并預言該體系中的準粒子具有可調(diào)控的手征性[2]，研究了應變結構在該體系產(chǎn)生的贗磁場和贗朗道能級[3]。2015年，何林團隊發(fā)現(xiàn)雙層轉角石墨烯體系費米速度隨角度減小而迅速下降，證明在轉角為1.1度(第一魔轉角)附近時費米速度降為零[4]，并于2017年，在轉角接近魔轉角的雙層石墨烯體系觀察到強電子-電子相互作用[5]。2018年初MIT的Pablo課題組在魔角雙層石墨烯觀察到電子-電子相互作用導致的關聯(lián)絕緣體態(tài)和超導態(tài)，魔角雙層石墨烯物性研究迅速成為過去兩年凝聚態(tài)物理研究的最大熱點。 近期，何林課題組發(fā)展了一套方法，能夠可控地制備利于掃描隧道顯微鏡系統(tǒng)（STM）研究的雙層轉角石墨烯，并利用STM研究了小角度雙層石墨烯的性質，深入探索該體系由于電子-電子相互作用導致的平帶簡并度解除和新奇強關聯(lián)量子物態(tài)的關聯(lián)。例如，何林課題組與合作者發(fā)現(xiàn)當小轉角體系的平帶被部分填充時，電子-電子相互作用會解除平帶的谷贗自旋簡并度，在體系中產(chǎn)生很大的軌道磁矩（每個莫爾約10μ_B），由于軌道磁矩和磁場的耦合，谷極化態(tài)的劈裂能量會隨著外加磁場線性增大[6]。同樣的結果也在應變引起的平帶中觀察到了，當雙層石墨烯的轉角接近魔角時，體系中微小的應變結構可以使兩個范霍夫峰之間出現(xiàn)一個新的零能量平帶（贗朗道能級），何林課題組與合作者發(fā)現(xiàn)電子-電子相互作用會解除贗朗道能級的谷贗自旋簡并度，產(chǎn)生軌道磁性態(tài)[7]。這些結果表明小轉角石墨烯體系是研究二維軌道磁性態(tài)和量子反常霍爾效應的理想平臺。在角度大于魔角的小轉角雙層石墨烯中，何林課題組與合作者證明電子-電子相互作用依然會起重要作用，并有可能產(chǎn)生完全不同于魔角雙層石墨烯的新奇強關聯(lián)量子物態(tài)。例如在1.49度的樣品中，他們證明電子-電子相互作用解除了體系平帶中的自旋和谷贗自旋的簡并度，產(chǎn)生了一種全新的自旋和谷極化的金屬態(tài)[8]，這一結果進一步拓寬了轉角體系新奇強關聯(lián)量子物態(tài)的研究范圍。 除了電學性質受層間轉角的調(diào)制，在雙層轉角石墨烯體系，由于層間堆垛能與層內(nèi)晶格畸變引起的應變能的競爭，其原子結構也會隨著角度發(fā)生改變。最近，何林課題組系統(tǒng)研究了雙層轉角石墨烯結構隨著角度的演化，發(fā)現(xiàn)當轉角大于魔角時，體系可以看作兩個獨立的剛性石墨烯層發(fā)生扭轉，層內(nèi)晶格畸變幾乎可以忽略（定義為非重構結構）；當轉角小于魔角時，由于莫爾條紋周期較大，層間堆垛能占主導，從而引起晶格畸變產(chǎn)生堆垛的疇界（domain wall）網(wǎng)格（定義為重構結構）。這種疇界的兩邊都是Bernal堆垛的雙層石墨烯（分別為AB堆垛和BA堆垛），能傳輸谷極化的電流（圖一）。我們利用STM證明非重構和重構的兩種結構在魔角附近都能穩(wěn)定存在。進一步，我們發(fā)現(xiàn)利用STM針尖脈沖可對魔角雙層石墨烯的非重構和重構結構進行切換，從而開關其二維導電拓撲網(wǎng)格。同時，我們發(fā)現(xiàn)在強關聯(lián)效應中起到重要作用的魔角雙層石墨烯平帶的帶寬也能在這一過程中被調(diào)控[9]。相關成果近日刊發(fā)在物理學期刊《Physical Review Letters》上。何林教授課題組博士生劉亦文為第一作者，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室的蘇贏博士為文章的共同第一作者，何林教授為通訊作者。

該項目利用先進激光誘導石墨烯技術（Laser Induced Graphene, LIG）成功制備出無基質的大尺寸石墨烯紙，并可對其結構和性能進行精準調(diào)控，為石墨烯的廣泛應用提供了有力支撐。該方法不僅實現(xiàn)了石墨烯紙的連續(xù)/高效/低成本/大規(guī)模制備，還可對石墨烯紙進行多尺度/圖案化/不同結構的定制化制作，同時性能可調(diào)控的特點有效擴展了石墨烯紙的多功能應用。 目前，研發(fā)團隊在實驗室條件下已實現(xiàn)基于石墨烯紙的智能復合材料在自固化，全生命周期結構健康監(jiān)測和功能結構層-阻燃/除冰方面的成功應用。同時基于其可調(diào)控的結構和性能，已開展其在傳感、結構功能表面、超級電容器和生物抗菌方面的應用研究。該項目在智能傳感，能源存儲等領域受到行業(yè)多家企業(yè)的關注，后續(xù)將在智能復合材料一體化成型及結構健康監(jiān)測、高靈敏性可穿戴器件集成以及高性能蓄電池復合板柵材料等方面開展交流合作。? 該項目所制備的石墨烯紙應用非常廣泛，能應用在在傳感、儲能、環(huán)境等方面。“原位激光誘導石墨烯”技術能滿足儲能領域、軍用高強度結構、民用可穿戴器件等各領域的產(chǎn)業(yè)化需求。

層間轉角在層狀堆垛的二維材料體系中提供了一個全新的自由度來調(diào)控其結構與性質。近幾年，相關方面的研究引起了廣泛的關注。早在2012年，何林課題組就開始關注轉角對雙層石墨烯結構和電學性質的影響，測量了不同轉角雙層石墨烯的兩個范霍夫峰的峰間距能量與轉角大小的關系[1]，并預言該體系中的準粒子具有可調(diào)控的手征性[2]，研究了應變結構在該體系產(chǎn)生的贗磁場和贗朗道能級[3]。2015年，何林團隊發(fā)現(xiàn)雙層轉角石墨烯體系費米速度隨角度減小而迅速下降，證明在轉角為1.1度(第一魔轉角)附近時費米速度降為零[4]，并于2017年，在轉角接近魔轉角的雙層石墨烯體系觀察到強電子-電子相互作用[5]。2018年初MIT的Pablo課題組在魔角雙層石墨烯觀察到電子-電子相互作用導致的關聯(lián)絕緣體態(tài)和超導態(tài)，魔角雙層石墨烯物性研究迅速成為過去兩年凝聚態(tài)物理研究的最大熱點。 近期，何林課題組發(fā)展了一套方法，能夠可控地制備利于掃描隧道顯微鏡系統(tǒng)（STM）研究的雙層轉角石墨烯，并利用STM研究了小角度雙層石墨烯的性質，深入探索該體系由于電子-電子相互作用導致的平帶簡并度解除和新奇強關聯(lián)量子物態(tài)的關聯(lián)。例如，何林課題組與合作者發(fā)現(xiàn)當小轉角體系的平帶被部分填充時，電子-電子相互作用會解除平帶的谷贗自旋簡并度，在體系中產(chǎn)生很大的軌道磁矩（每個莫爾約10μ_B），由于軌道磁矩和磁場的耦合，谷極化態(tài)的劈裂能量會隨著外加磁場線性增大[6]。同樣的結果也在應變引起的平帶中觀察到了，當雙層石墨烯的轉角接近魔角時，體系中微小的應變結構可以使兩個范霍夫峰之間出現(xiàn)一個新的零能量平帶（贗朗道能級），何林課題組與合作者發(fā)現(xiàn)電子-電子相互作用會解除贗朗道能級的谷贗自旋簡并度，產(chǎn)生軌道磁性態(tài)[7]。這些結果表明小轉角石墨烯體系是研究二維軌道磁性態(tài)和量子反常霍爾效應的理想平臺。在角度大于魔角的小轉角雙層石墨烯中，何林課題組與合作者證明電子-電子相互作用依然會起重要作用，并有可能產(chǎn)生完全不同于魔角雙層石墨烯的新奇強關聯(lián)量子物態(tài)。例如在1.49度的樣品中，他們證明電子-電子相互作用解除了體系平帶中的自旋和谷贗自旋的簡并度，產(chǎn)生了一種全新的自旋和谷極化的金屬態(tài)[8]，這一結果進一步拓寬了轉角體系新奇強關聯(lián)量子物態(tài)的研究范圍。 除了電學性質受層間轉角的調(diào)制，在雙層轉角石墨烯體系，由于層間堆垛能與層內(nèi)晶格畸變引起的應變能的競爭，其原子結構也會隨著角度發(fā)生改變。最近，何林課題組系統(tǒng)研究了雙層轉角石墨烯結構隨著角度的演化，發(fā)現(xiàn)當轉角大于魔角時，體系可以看作兩個獨立的剛性石墨烯層發(fā)生扭轉，層內(nèi)晶格畸變幾乎可以忽略（定義為非重構結構）；當轉角小于魔角時，由于莫爾條紋周期較大，層間堆垛能占主導，從而引起晶格畸變產(chǎn)生堆垛的疇界（domain wall）網(wǎng)格（定義為重構結構）。這種疇界的兩邊都是Bernal堆垛的雙層石墨烯（分別為AB堆垛和BA堆垛），能傳輸谷極化的電流（圖一）。我們利用STM證明非重構和重構的兩種結構在魔角附近都能穩(wěn)定存在。進一步，我們發(fā)現(xiàn)利用STM針尖脈沖可對魔角雙層石墨烯的非重構和重構結構進行切換，從而開關其二維導電拓撲網(wǎng)格。同時，我們發(fā)現(xiàn)在強關聯(lián)效應中起到重要作用的魔角雙層石墨烯平帶的帶寬也能在這一過程中被調(diào)控[9]。相關成果近日刊發(fā)在物理學期刊《Physical Review Letters》上。何林教授課題組博士生劉亦文為第一作者，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室的蘇贏博士為文章的共同第一作者，何林教授為通訊作者。

該項目利用先進激光誘導石墨烯技術（Laser Induced Graphene, LIG）成功制備出無基質的大尺寸石墨烯紙，并可對其結構和性能進行精準調(diào)控，為石墨烯的廣泛應用提供了有力支撐。該方法不僅實現(xiàn)了石墨烯紙的連續(xù)/高效/低成本/大規(guī)模制備，還可對石墨烯紙進行多尺度/圖案化/不同結構的定制化制作，同時性能可調(diào)控的特點有效擴展了石墨烯紙的多功能應用。

構建三維多孔結構 CAD 模型，并通過增材制造技術制得相應形 狀的三維多孔金屬結構；在惰性氣體的保護氛圍下，將所制得的三維 多孔金屬結構升溫至 900℃～1500℃，然后冷卻至室溫；然后進行噴 砂和超聲清洗處理以獲得金屬模板；通過化學氣相沉積法在金屬模板 上生長石墨烯薄膜；配置腐蝕液并在 60℃～90℃的溫度下回流溶解金 屬模板，經(jīng)洗滌和干燥處理后即得到三維石墨烯多孔材料產(chǎn)品。通過 本發(fā)明，能夠有效克服現(xiàn)有技術中所存

本發(fā)明公開了一種利用微波燃燒對石墨烯進行可控造孔的方法，采用硝酸鹽、醋酸鹽或者銀單質和氧化石墨烯作為原料，首先將原料進行均勻包覆、冷凍、干燥處理，通過控制原料的成份、濃度和冷凍與干燥的時長，制得各種成分、各種均勻性的復合物；通過對該復合物進行微波燃燒處理、控制微波處理時長得到不同孔徑分布的多孔石墨烯；本發(fā)明提供的這種方法在 6～45s 反應時間內(nèi)獲得多孔石墨烯，主孔徑在 5nm～200nm 范圍內(nèi)，快速簡單的實現(xiàn)對復

為了提高智能手機3D曲面玻璃制備用石墨模具的壽命，本成果利用非電極式等離子電解專利技術快速實現(xiàn)大批量石墨粉體表面納米陶瓷改性，并采用傳統(tǒng)的模具制備生產(chǎn)線實現(xiàn)高性能長壽命石墨模具的制備。本產(chǎn)品優(yōu)勢有：（1）原材料石墨粉體不需要經(jīng)過表面處理，這樣可以節(jié)省大量成本，降低環(huán)境負擔及其相關費用；（2）非電極式等離子電解專利技術為一站式置換技術，即在石墨粉體進行表面清洗和活化同時實現(xiàn)陶瓷涂層沉積；（3）所制備的陶瓷涂層和石墨粉體具有優(yōu)異的結合力，遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)的溶膠-凝膠技術；（4）所制備的陶瓷涂層厚度為20納米，避免石墨模具在制備和使用過程中升降溫因熱不匹配而導致的開裂；（5）所開發(fā)的石墨模具中陶瓷組分均勻并量少，降低了原材料成本，避免傳統(tǒng)的石墨/陶瓷復合材料在制備和使用過程中升降溫因熱不匹配而導致的開裂，極大提高感應加熱效率；（6）可采用傳統(tǒng)的石墨及其模具制備生產(chǎn)線，實現(xiàn)生產(chǎn)線技術的匹配，極大降低成本。 本項目組已經(jīng)制備出尺寸為175*110*30mm的石墨模具單件樣品，經(jīng)深圳某自動化公司考核，在相同條件下該石墨模具壽命提高3倍，并且其成本基本不增加，具有巨大的市場前景。

本發(fā)明公開了一種碳納米管改性的高導電高韌性石墨粘膠的制備方法，包括步驟:步驟 1，在碳納 米管表面化學修飾上親水性基團;步驟 2，將分散劑溶解于去離子水中獲得分散劑溶液;步驟 3，將帶 親水性基團的碳納米管分散于分散劑溶液，獲得碳納米管分散液;步驟 4，將碳納米管分散液低速離心 后取上層清液，將上層清液與樹脂原液混合，獲得碳納米管改性的石墨粘膠。將本發(fā)明石墨粘膠用于制 備柔性石墨接地體的浸膠工藝，在提高石墨紙與纖維附著力的同時，還可顯著提高復合石墨帶的導電性

本發(fā)明公開了一種陰極保護用石墨復合接地材料及其制備方法，包括內(nèi)芯和采用復合石墨線繞內(nèi)芯 編織獲得的復合石墨編織外層，復合石墨線由復合石墨帶捻制獲得，其中：內(nèi)芯由鋅芯石墨線和銅芯石 墨線構成，鋅芯石墨線包括鋅纖維芯和第一復合石墨外層，第一復合石墨外層采用復合石墨帶繞鋅纖維 芯捻制獲得；銅芯石墨線包括銅纖維芯和第二復合石墨外層，第二復合石墨外層采用復合石墨帶繞銅纖 維芯捻制獲得；復合石墨帶包括兩層蠕蟲石墨層和鋪設于兩層石墨層間的無機纖維，無機纖維外

為了提高智能手機3D曲面玻璃制備用石墨模具的壽命，本項目組利用非電極式等離子電解專利技術快速實現(xiàn)大批量石墨粉體表面納米陶瓷改性，并采用傳統(tǒng)的模具制備生產(chǎn)線實現(xiàn)高性能長壽命石墨模具的制備。本產(chǎn)品優(yōu)勢有：（1）原材料石墨粉體不需要經(jīng)過表面處理，這樣可以節(jié)省大量成本，降低環(huán)境負擔及其相關費用；（2）非電極式等離子電解專利技術為一站式置換技術，即在石墨粉體進行表面清洗和活化同時實現(xiàn)陶瓷涂層沉積；（3）所制備的陶瓷涂層和石墨粉體具有優(yōu)異的結合力，遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)的溶膠-凝膠技術；（4）所制備的陶瓷涂層厚度為20納米，避免石墨模具在制備和使用過程中升降溫因熱不匹配而導致的開裂；（5）所開發(fā)的石墨模具中陶瓷組分均勻并量少，降低了原材料成本，避免傳統(tǒng)的石墨/陶瓷復合材料在制備和使用過程中升降溫因熱不匹配而導致的開裂，極大提高感應加熱效率；（6）可采用傳統(tǒng)的石墨及其模具制備生產(chǎn)線，實現(xiàn)生產(chǎn)線技術的匹配，極大降低成本。 本項目組已經(jīng)制備出尺寸為175*110*30mm的石墨模具單件樣品，經(jīng)深圳某自動化公司考核，在相同條件下該石墨模具壽命提高3倍，并且其成本基本不增加，具有巨大的市場前景。