清华大学材料学院朱宏伟教授课题组近年来专注于石墨烯材料的可控制备与性能研究，研究问题涵盖结构设计、光电转换、柔性器件、吸附过滤等领域。该课题组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。近日，朱宏伟课题组与北京大学微电子研究院李志宏教授、国家纳米科学中心李昕明博士等合作在石墨烯应用技术方面取得进展，2篇研究论文和2篇综述文章分别发表在《先进功能材料》、《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。

       在论文《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》和《大面积超薄石墨烯薄膜的马兰戈尼自组装及其高灵敏应变传感应用》中，朱宏伟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（理想石墨烯单晶膜、纳米孔石墨烯和氧化石墨烯渗透膜）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（包括化学改性、界面钝化、减反涂层和表面毛化等），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作为新型能源。

清华大学材料学院教授、博士生导师，微纳力学中心研究员，深圳研究生院双基地教师，Email：hongweizhu@tsinghua.edu.cn

实验室主页：

http://learn.tsinghua.edu.cn:8080/2008990024/Homepage2/index.htm

研究领域：

1、纳米材料宏观结构组装与功能调控
2、能源材料、环境材料、传感材料

从事纳米材料制备与结构设计、性能表征及应用基础研究。已发表论文190余篇（h因子=43），受邀撰写书章6篇，出版《石墨烯》、《碳纳米管》著作2部。获授权中国专利15项、美国专利1项。

研究主题：

1、纳米材料：在光、电、力、热、磁等方面呈现出常规材料不具备的新奇特性，纳米技术从根本上改变了材料和器件的制造方法。做为一维和二维纳米材料的代表，碳纳米管和石墨烯的发现使碳的晶体结构形成更为完整的体系，实现了碳范式的里程碑式转换。我们的工作以石墨烯、碳纳米管等低维材料为研究对象，开发宏观尺度连续结构及新型同素异构体的制备方法；研究原子尺度下的微观结构和生长机制；探索纳米材料与技术在新能源、传感和环境等领域的潜在应用。

2、纳米材料多维多尺度制备：纳米材料宏观结构推动了其多维多尺度性能的研究，未来发展趋势之一是实现纳米材料的连续化和一体化。立足于材料学科背景，我们探求石墨烯、碳纳米管等低维材料的可控合成方法，开发一维（超强导电连续纤维）、二维（大面积薄膜、网络编织结构）和三维（纳米海绵、阵列）宏观体，从热力学和动力学上揭示其生长规律，为规则结构的连续制备和大尺度单晶生长奠定基础。

3、能量转换与存储：石墨烯和碳纳米管等低维材料具有优异的面间或轴向载流子输运性能。高比表面积可形成更多的界面和空间电场，利于载流子的分离和传输。在能带结构匹配的条件下同半导体可构建异质结光电器件。我们重点开发纳米材料在新能源领域的应用技术：i) 光电应用：基于碳/半导体异质结，发挥纳米碳材料的透光性、导电性、易于掺杂改性等特点及半导体的光电转换特性，研制新型异质结太阳能电池和光电探测器。ii) 能量存储：实现高性能电极材料在高分子、陶瓷和金属等基底上的原位沉积与组装，发展全固态柔性储能器件。

4、传感器与可穿戴电子：采用薄膜和软材料对物理、化学信号进行小尺度精确探测蕴含诸多关键科学与技术问题。以柔性传感器的一体化设计与功能集成为目标，构建了一类多功能传感材料与结构，对多种微信号（包括变形、损伤、振动、压力、气氛、声/光/热等）进行收集、识别和传输。或用于监测和扫描生命体的生理状态，在移动健康可穿戴设备上开发潜在应用。

5、环境材料与应用：环境与能源密切相关。轻质、多孔、高比表面积的纳米材料可用于高效吸附、过滤和分离。同传统材料相比，石墨烯和碳纳米管具有更快的平衡速率、更好的选择性、更高的吸附量。针对渗透膜和纳米海绵/泡沫吸附/分离/过滤材料的基础问题和关键技术开展研究，利用石墨烯和碳纳米管独特的维度结构特点，及轻质、柔性、表面特性可控等性能特点，用于固体颗粒、分子、离子、有机物等的选择性吸附和分离，探索其在污水净化、脱盐（海水淡化）、空气净化（PM2.5监测）等领域的潜在应用。

（本文整理自清华大学网站http://www.tsinghua.edu.cn/）

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