我园海南专项研究生在Nature子刊上发表最新研究成果

发布时间:2026-05-22 | 发布:三亚科教园

近日,我园何大平教授团队在可穿戴电子器件领域取得重大进展,实现了适用于各种日常织物,百米级高性能共形石墨烯涂层织物的低成本、连续化规模制备。相关研究成果以“Conformal graphene coatings on ordinary fabrics for wearable electronic devices”为题,我园为第一完成单位发表在Nature子刊《Nature Communications》上。海南专项博士研究生陈子柏、司运发,以及武汉理工大学博士后廖小彬为本文的共同第一作者。

传统的浸涂法制备导电织物,虽然工艺简便且具有适配规模化制备,却长期受制于一个关键瓶颈:在高度缠结的织物网络中,大尺寸导电材料若要实现“均匀渗透”,往往需要较弱的相互作用;而要保证“牢固附着”,又必须依赖较强的相互作用。因此,在制备步骤中,同时兼顾这两种相互对立的需求仍旧具有挑战性。

针对这一挑战,研究团队创新性地提出了一种“时域解耦”策略。该策略利用三亲性表面活性剂(Triton X-100)作为代表性系统,分别在浸润阶段引入弱的相互作用,在包覆阶段引入强的相互作用,克服了氧化石墨烯均匀渗透与还原氧化石墨烯牢固附着的矛盾。这一策略无需复杂的表面预处理,即可将生活中最普通、最廉价的合成或天然织物(如丙纶、尼龙、棉、麻等),低成本地转化为高性能石墨烯电子织物,展现出优秀的普适性,实现了“万物皆可穿戴”。

基于该策略,研究团队在流水线上成功实现了长达200米卷对卷丙纶-石墨烯电子织物的连续化制备。产出的电子织物电导率高达283.1 S m-1,其在导电性和生产规模的综合表现上超越现有竞品两个数量级,同时制备成本降低一个数量级(仅为0.4 US$ m-2)。不仅如此,该织物还全面保留了亲水性、透气性、耐洗性、抑菌性及生物相容性等优异的穿戴性能。实际测试表明,其在涵盖5G/6G频段的宽频电磁干扰屏蔽以及焦耳加热等应用场景下均表现优异。该工作为基于织物的可穿戴电子产品提供了一套可扩展、低成本的通用解决方案,具备直接的工业化落地潜力和商业转换价值。

时域解耦策略

石墨烯电子织物的宏量制备

石墨烯电子织物的可穿戴应用


【通讯作者简介】

何大平,武汉理工大学教授、博士生导师,物理与力学学院副院长,国家级高层次人才计划入选者,英国皇家学会“牛顿学者”。现任湖北省射频微波应用工程中心主任、湖北省宏观石墨烯专业型研究所所长。主要研究方向为二维纳米材料(石墨烯、MXene等)的宏观可控制备及其在电子器件、新能源等领域的应用。近年来带领团队在Nature Chemical Engineering、Nature Communications、Advanced Materials、PNAS等国际顶尖期刊发表学术论文100余篇,授权发明专利20余项,并实现多项科研成果的产业化转化。

黄嘉兴,西湖大学材料科学讲席教授。研究兴趣包括新型高分子材料,碳基结构材料,金属防护,低废生物质加工,新型光学成像技术以及材料科学赋能的未来产业。曾获奖项和荣誉包括美国古根海姆奖(2014)、日本学术振兴会海外邀请学者(2016)、德国洪堡研究奖(2016)、美国科学促进会会士(2020),欧洲科学与艺术学院院士(2021)。他也是美国化学会140多年历史上首本国际合作期刊,中国科技期刊卓越行动计划支持的《Accounts of Materials Research》的创刊主编。

刘波,武汉理工大学物理与力学学院博士后,研究方向为电化学界面物理机制与功能调控,以第一/通讯作者(含共同)身份在Nature Communications、Angewandte Chemie International Edition、Advanced Energy Materials、Applied Physics Letters等国际知名期刊上发表论文18篇,主持国家自然科学基金青年C类和中国博士后面上资助等项目,获纳米能源学术新星优秀奖和全国博士后创新创业大赛优胜奖。


原文链接:https://doi.org/10.1038/s41467-026-73319-2

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