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2025年6月二维材料学术动向
2025-07-07 413

概况

本月订阅论文共50篇,参与研究的作者数量达228人,来自107家机构,其中合作研究机构数量达93对。研究范围涵盖了材料科学与工程,环境科学与生态学,化学与化工,生物医学与医学工程,物理学与电子工程等学科领域。总体来说,本月研究呈现出石墨烯及其复合材料在电化学、传感、能源、环境和生物医学等多个领域的广泛应用与深入探索。研究内容涵盖材料制备、性能优化及理论分析,突出了功能化设计与多学科交叉特点,体现了石墨烯材料在推动技术进步中的重要作用。

研究重点


本月订阅的论文覆盖了材料科学与工程,环境科学与生态学,化学与化工,生物医学与医学工程,物理学与电子工程等学科领域,各重点学科领域占比详情如下,一定程度反映出石墨烯及其复合材料在多个学科领域的广泛应用与深入探索,涵盖材料科学、环境科学、化学化工、生物医学及物理学与电子工程等领域,突出了功能化设计与多学科交叉特点,展示了其在推动技术进步中的重要作用。

图片.png

图片来源:技术发展分析报告

主要研究进展

复合材料

研究了氟化科琴黑与石墨烯的复合材料及其电化学性能,探讨其在储能领域的应用潜力。

氟化科琴黑/石墨烯复合材料及电化学性能研究

制备并分析了石墨烯-聚氯乙烯复合材料的性能,评估其在工程应用中的可行性。

石墨烯-聚氯乙烯复合材料制备与性能研究

通过自组装法制造了聚苯乙烯/还原氧化石墨烯微球传感电热织物,探索其在智能纺织品中的功能特性。

聚苯乙烯/还原氧化石墨烯微球传感电热织物的自组装法制备

研究了少层石墨烯/碳黑/镍钴氧化物复合材料对平面微型超级电容器能量密度的提升效果。

提升平面微型超级电容器能量密度:少层石墨烯/碳黑/镍钴氧化物复合材料的作用

基于电磁场仿真设计金属-石墨烯多层复合薄膜结构,并探索其可控制备方法。

基于电磁场仿真的金属-石墨烯多层复合薄膜结构设计与可控制备

提出了石墨烯片增强功能梯度圆柱壳自由振动问题的解析解,为结构力学提供理论支持。

石墨烯片增强功能梯度圆柱壳自由振动的解析解

研究铁基MOF/还原石墨烯复合泡沫镍在降解罗丹明B中的应用,验证其环境治理能力。

铁基MOF/还原石墨烯复合泡沫镍降解罗丹明B的研究

综述了二维黑磷材料在骨组织工程领域中的潜在应用及研究进展。

骨组织工程研究中的二维黑磷材料

开发了羟基磷灰石-氧化石墨烯复合涂层,并测试其在大鼠骨缺损修复中的生物活性。

羟基磷灰石-氧化石墨烯复合涂层促进大鼠骨缺损的修复

评估了氧化石墨烯/羟基磷灰石复合涂层对RAW264.7巨噬细胞免疫活性的影响,探讨其生物相容性。

氧化石墨烯/羟基磷灰石复合涂层对RAW264.7巨噬细胞免疫活性的影响

研制氧化石墨烯改性的防腐涂层,并对其防护性能进行了系统测试和分析。

氧化石墨烯改性防腐涂层的制备与性能

研究石墨烯改性Ni-Cr合金激光钎焊金刚石界面的组织与力学性能,优化焊接质量。

石墨烯改性Ni-Cr合金激光钎焊金刚石界面组织与力学性能研究

开发石墨烯/二氧化钛/磷化铁复合低铂催化剂,用于提高甲醇氧化反应效率。

石墨烯/二氧化钛/磷化铁复合低铂催化剂用于高效甲醇氧化

研究镀铜石墨烯对6061铝基复合材料微观结构和力学性能的增强作用。

镀铜石墨烯增强6061铝基复合材料组织及力学性能

分析石墨烯增强PE复合材料的组织与性能,评估其在聚合物工程中的应用前景。

石墨烯增强PE复合材料的组织与性能研究

研究石墨烯/聚丙烯复合材料的力学性能,探索其作为高性能工程材料的可能性。

石墨烯/聚丙烯复合材料的力学性能

氧化石墨烯

探讨天然有机物与钙镁离子共同作用下对水环境中氧化石墨烯稳定性的综合影响机制。

天然有机物与钙镁离子对水环境中氧化石墨烯稳定性的复合影响

采用第一性原理研究Ag、Cu掺杂氧化石墨烯对NH3吸附性能的影响,揭示其分子识别机制。

Ag, Cu掺杂氧化石墨烯吸附NH3的第一性原理研究

研究氧化石墨烯对盐胁迫环境下水稻种子萌发过程的影响,评估其生态毒性效应。

氧化石墨烯引发对盐胁迫下水稻种子萌发的影响

分析还原氧化石墨烯的吸波性能,并提出宽频优化策略以提升其电磁波吸收能力。

还原氧化石墨烯吸波性能及宽频优化

研究氧化石墨烯纳米流体作为吸液芯材料在热管中的传热特性,提升散热效率。

氧化石墨烯纳米流体吸液芯热管传热特性

综述壳聚糖/氧化石墨烯复合材料的研究现状,总结其在多个领域的应用进展。

壳聚糖/氧化石墨烯复合材料研究现状

总结氧化石墨烯/聚合物复合膜的制备技术及其在分离、传感等领域的的应用发展。

氧化石墨烯/聚合物复合膜的制备及应用研究进展

制备氧化石墨烯/大豆蛋白复合膜,并测试其透水性能,探索其在包装或过滤领域的应用潜力。

氧化石墨烯/大豆蛋白复合膜的制备及透水性能

石墨烯应用

利用机器学习预测菱形穿孔石墨烯的负泊松比效应,并进行结构优化设计。

基于机器学习的菱形穿孔石墨烯负泊松比效应预测与优化

综述二维纳米材料光催化CO2转化为C2+化学品的研究进展,重点分析石墨烯相关体系的发展。

二维纳米材料光催化CO2转化为C2+化学品的研究进展

理论研究基于石墨烯电极的TCNQ分子结在热电输运方面的性质,拓展其电子器件应用潜力。

基于石墨烯电极TCNQ分子结热/电输运性质理论研究

研究不同掺杂元素对单层石墨烯纳米梁振动频率的影响,为其在传感器中的应用提供依据。

掺杂对单层石墨烯纳米梁振动频率的影响

提出预置石墨烯纤维网用于路面除冰雪的技术方案,探索其在交通基础设施中的应用。

预置石墨烯纤维网路面除冰雪技术

研究硫掺杂石墨烯阴极在微生物燃料电池中的性能表现,提升电池的能量转换效率。

硫掺杂石墨烯阴极在微生物燃料电池中的性能研究

以石墨烯和氧化石墨烯为例,研究其毒性对好氧颗粒污泥系统的调控机理,评估环境风险。

腐殖酸对好氧颗粒污泥系统的调控机理研究——以石墨烯和氧化石墨烯产生的毒性影响为例

设计用于电子束辐照立式石墨烯的电子枪装置,推动其在高能物理实验中的应用。

用于电子束辐照立式石墨烯的电子枪设计

研究石墨烯对高硫煤厌氧发酵产H2S过程的影响机制,探索其在能源转化中的作用。

石墨烯对高硫煤厌氧发酵产H2S的影响机制

开发基于氮掺杂石墨烯量子点的便携式荧光检测系统,实现猪肉新鲜度的实时监测。

基于氮掺杂石墨烯量子点的便携式猪肉新鲜度实时荧光检测系统研究

研究室温铁磁性还原氧化石墨烯基全碳膜的制备及其磁性能,拓展其在电子器件中的应用。

室温铁磁性还原氧化石墨烯基全碳膜

基于石墨烯人工微结构设计三频段太赫兹传感与慢光器件,推动其在通信和传感领域的应用。

基于石墨烯人工微结构的三频段太赫兹传感与慢光

研究石墨烯发热膜热疗对小鼠冻伤的改善作用及其生物学机制,探索其在医疗康复中的潜力。

石墨烯发热膜热疗改善小鼠冻伤的作用及机制

分析石墨烯添加对干旱区牧草生长及土壤养分状况的影响,评估其农业应用价值。

石墨烯添加对干旱区牧草生长及土壤养分的影响

研究电场调制下石墨烯基气体传感器对氨气的响应性能,提升其灵敏度和选择性。

电场调制下石墨烯基气体传感器氨气响应性能研究

开发基于氧化石墨烯的高灵敏DMMP声表面波传感器,用于痕量化学物质检测。

基于氧化石墨烯的高灵敏DMMP声表面波传感器

合成硅基化石墨烯复合气凝胶,并测试其吸附性能,探索其在污染物处理中的应用。

硅基化石墨烯复合气凝胶的合成及其吸附性能

研究石墨烯添加对纯铝材料的力学、电学和耐腐蚀性能的影响,评估其作为金属增强材料的潜力。

石墨烯对纯铝力学、电学和耐腐蚀性能影响

综述聚合物修饰黑磷及黑磷类似物纳米材料在生物医学中的应用进展,比较其与石墨烯的优劣。

聚合物修饰黑磷及黑磷类似物纳米材料在生物医学中的应用进展

二维材料

研究石墨烯中拓扑安德森绝缘体相的存在及其物理机制,丰富其基础理论研究。

石墨烯中的拓扑安德森绝缘体相

优化多孔石墨烯薄膜的结构参数,并评估其电容性能,推动其在储能器件中的应用。

多孔石墨烯薄膜结构优化及其电容性能研究

采用密度泛函理论研究六方氮化硼的氧化模式,揭示其表面反应机制。

六方氮化硼氧化模式的密度泛函理论研究

综述基于扫描热探针技术的二维材料物性调控研究进展,总结其在热管理和器件设计中的应用。

基于扫描热探针技术的二维材料物性调控研究进展

介绍共形二维材料的创制方法及其在柔性电子、光学等领域的新兴应用。

共形二维材料: 创制与应用

综述二维材料后处理技术的发展及其在高性能电子器件中的关键作用。

二维材料后处理技术及其在电子器件中的应用

总结二维材料在可调光电子器件中的研究进展,展望其在未来信息技术中的应用前景。

二维材料可调光电子器件的发展与应用

跨学科研究

本月订阅的论文涉及多个学科,围绕材料科学、化学工程、环境科学、生物医学及电子工程等研究主题开展了跨学科研究,这些研究推动了新型复合材料与功能器件的发展。

材料科学与化学工程

氟化科琴黑/石墨烯复合材料

研发了高性能电化学储能材料

氟化科琴黑/石墨烯复合材料及电化学性能研究

环境科学与化学

天然有机物与钙镁离子对氧化石墨烯稳定性的影响

揭示了水环境中GO稳定机制

天然有机物与钙镁离子对水环境中氧化石墨烯稳定性的复合影响

生物医学与材料科学

二维黑磷材料在骨组织工程中的应用

拓展了黑磷在生物医用材料领域潜力

骨组织工程研究中的二维黑磷材料

电子工程与物理

基于机器学习的菱形穿孔石墨烯负泊松比效应预测

实现了材料力学性能智能化预测

基于机器学习的菱形穿孔石墨烯负泊松比效应预测与优化

能源与催化

二维纳米材料光催化CO2转化为C2+化学品

综述了CO2资源化利用前沿进展

二维纳米材料光催化CO2转化为C2+化学品的研究进展

农业与材料交叉

石墨烯添加对干旱区牧草生长及土壤养分影响

评估了其在农业改良中的潜力

石墨烯添加对干旱区牧草生长及土壤养分的影响

交通与基础设施

预置石墨烯纤维网路面除冰雪技术

探索了道路冬季维护新方法

预置石墨烯纤维网路面除冰雪技术

热管理与传热工程

石墨烯发热膜热疗改善小鼠冻伤作用及机制

验证了其在医疗康复中的应用价值

石墨烯发热膜热疗改善小鼠冻伤的作用及机制

材料合成与表征

Ag, Cu掺杂氧化石墨烯吸附NH3的第一性原理研究

从原子层面揭示吸附机制

Ag, Cu掺杂氧化石墨烯吸附NH3的第一性原理研究

方法评价

本月订阅的论文采用了多种研究方法,涵盖实验制备、性能测试、理论模拟与仿真分析,突出材料设计与功能应用结合的特点。

实验制备与性能测试

通过实验合成氟化科琴黑/石墨烯复合材料并测试其电化学性能。

氟化科琴黑/石墨烯复合材料及电化学性能研究

理论模拟与计算分析

基于机器学习预测菱形穿孔石墨烯负泊松比效应并进行优化分析。

基于机器学习的菱形穿孔石墨烯负泊松比效应预测与优化

材料性能调控与应用研究

通过实验梳理天然有机物与钙镁离子对氧化石墨烯稳定性的影响。

天然有机物与钙镁离子对水环境中氧化石墨烯稳定性的复合影响

合作追踪

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(部分学者合作网络)

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(部分机构合作网络)


本月学者之间及机构之间合作情况分析显示,石墨烯及相关二维材料的研究持续成为多个学科交叉的热点领域,涉及材料科学、环境工程、能源催化、生物医学等多个方向。从作者合作来看,多数论文以团队合作形式完成,部分研究涉及跨校、跨地区甚至跨国合作,体现出该领域的高度协同性。例如,在“氧化石墨烯/羟基磷灰石复合涂层”相关研究中,新疆医科大学与解放军医院形成紧密合作;在“基于机器学习的石墨烯负泊松比效应预测”研究中,江苏大学内部不同学院间实现了学科融合。

从机构合作来看,高校与科研院所是主要参与者,部分企业也积极参与到应用导向的研究中。如重庆大学与贵州梅岭电源有限公司联合开展氟化科琴黑/石墨烯复合材料研究,太原理工大学与山西省多所高校及实验室共同参与超级电容器材料开发,北京石墨烯技术研究院有限公司与中国航发北京航空材料研究院在石墨烯增强金属材料方面展开合作。此外,青岛科技大学与中国科学院化学研究所、西安交通大学城市学院与台湾宜兰大学等跨区域合作也显示出学术资源的整合趋势。

热门合作领域集中在石墨烯复合材料的制备与性能优化、电化学储能(如超级电容器、燃料电池)、环境污染物治理(如MOF/石墨烯降解染料)、生物医学应用(如骨修复、药物载体)以及传感器开发等方面。总体来看,石墨烯研究正由基础材料探索向功能化、应用化方向演进,产学研协同创新模式日益成熟。


发现&解决

发现

通过对本月订阅论文的整理分析,可以发现二维材料领域技术研究呈现出三个显著的变化趋势,并由此带来新的机会与挑战。

首先,跨学科融合日益深化。石墨烯等二维材料的研究已从单一的材料科学拓展至环境、能源、生物医学及电子工程等多个领域,推动了多功能复合材料和智能器件的发展。这一变化为新型应用场景的开发提供了契机,如可穿戴传感器、靶向药物载体等,但也对研究人员的知识结构和协作模式提出了更高要求,需加强多学科协同创新能力。

其次,功能化设计成为主流方向。研究重点由基础材料制备转向性能优化与功能适配,强调材料结构与性能之间的精准调控。这为高性能储能、高效污染物降解等应用打开了发展空间,但同时也带来了材料设计复杂度提升、规模化制备难度加大等挑战,亟需理论模拟与实验验证的深度融合。

最后,产学研合作模式日趋成熟。高校、科研院所与企业间的联合研究不断增多,推动研究成果向实际应用转化。例如在电化学储能与生物医用材料方面已有初步产业化尝试。然而,如何进一步打通实验室成果到市场产品的转化路径,仍需在标准化制备、成本控制及政策支持等方面持续发力。

综上所述,二维材料领域的快速发展为制冷等相关交叉领域带来了新思路,例如开发基于石墨烯的高效热管理材料或新型吸附制冷材料等,但也面临材料稳定性、系统集成性及经济可行性等方面的挑战,值得深入探索。

建议

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技术发展分析       研发方向分析       合作方向分析

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关键词:材料,学术,动向,概况
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