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據(jù)悉， 近日，哈工大土木學(xué)院青年教師鐘晶課題組與來自國內(nèi)外科研院所、高校的科研人員合作，在石墨烯基宏觀體構(gòu)建與制備方面取得一系列新成果。研究成果分別發(fā)表于國際權(quán)威期刊《美國化學(xué)學(xué)會·納米》（影響因子13.71）和《自然·通訊》（影響因子12.35）上。我校為共同第一單位與通信單位。

石墨烯是典型的二維納米材料，具有極為優(yōu)越的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、化學(xué)穩(wěn)定性與物理隔絕性能。另一方面，石墨烯作為作為典型的二維材料，具有極強(qiáng)的各向異性。為了發(fā)揮其優(yōu)異的物化性能，石墨烯的高效定向與致密組裝是高強(qiáng)石墨烯薄膜、高能量密度儲能材料、以及優(yōu)異石墨烯基防腐涂層等石墨烯基宏觀體構(gòu)建與制備的關(guān)鍵。作為新型交叉領(lǐng)域，納米材料的組裝旨在研究納米尺度下組裝單元的基本物化特性以及分子間作用力對宏觀結(jié)構(gòu)及其性能的影響規(guī)律，進(jìn)而認(rèn)識在多尺度下空間固體結(jié)構(gòu)的形成過程與流-固相互作用機(jī)制，為材料科學(xué)、膠體科學(xué)以及連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的學(xué)科交叉與融合提供新穎的研究平臺。

針對限制石墨烯高分子防腐涂料性能提升的瓶頸問題，即石墨烯難以分散與空間分布難以控制等問題，鐘晶課題組與華盛頓州立大學(xué)石鮮明教授課題組合作，首次提出了基于貝殼仿生結(jié)構(gòu)的防腐策略,通過旋轉(zhuǎn)法層層組裝方法，制備了氧化石墨烯/環(huán)氧樹脂復(fù)合涂層。由于石墨烯在該復(fù)合涂層內(nèi)形成了平行致密堆疊結(jié)構(gòu)，不僅完全避免了石墨烯的分散問題，而且可以完美阻隔氯離子等腐蝕介質(zhì)的滲透，從而實(shí)現(xiàn)了只用常用環(huán)氧樹脂涂層的50%厚度（17微米）就可以使腐蝕速度降低20倍。

針對石墨烯難以大規(guī)模有效定向與致密組裝問題，鐘晶課題組與中科院金屬研究所先進(jìn)碳材料部合作，利用流體力學(xué)的基本原理，首次提出利用離心澆鑄法在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的離心力與剪切應(yīng)力實(shí)現(xiàn)二維材料的高效大規(guī)模的高度定向及致密組裝，實(shí)現(xiàn)了對石墨烯薄膜以及石墨烯復(fù)合材料的高效制備，并展現(xiàn)出極為優(yōu)越的性能（石墨烯薄膜的強(qiáng)度達(dá)到600 MPa）。該方法具有很強(qiáng)的通用性，可推廣至氮化硼薄膜、二硫化鉬薄膜以及異質(zhì)結(jié)的高效制備。

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