北京大学化学与分子工程学院张锦

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张锦，北京大学博雅特聘教授，中国科学院院士，国家杰出青年基金获得者、教育部长江学者特聘教授、英国皇家化学学会会士。他长期在纳米碳材料的物理化学领域开展研究工作，坚持探索碳纳米管等纳米碳材料的结构控制生长规律，发展纳米材料结构与物性的谱学表征方法，通过催化剂的设计，突破了碳纳米管结构控制与高效生长的难题，推动了我国纳米碳材料基础研究的进步。目前，张锦教授在Nature和Nat. Mater.等刊物已发表论文260余篇，论文他引12450余次，授权专利30余项，荣获国家自然科学奖二等奖（两项）、全国优秀博士学位论文指导教师、中国化学会青年化学奖、教育部“新世纪优秀人才资助计划”、北京大学“十佳”导师等奖励。

张锦

张锦，长江学者、教授
◆ 兰州大学博士(1997)
◆ 英国利兹大学博士后（1998-2000）
◆ 北京大学副教授 (2000-2006)
◆ 北京大学教授 （2006- )
◆ 北京大学长江特聘教授 (2012- )
◆ 科技部中青年科技创新领军人才（2013-）
◆ 北京大学纳米化学研究中心副主任
◆ 北京大学纳米器件物理与化学教育部重点实验室副主任
◆ 北京市低维碳材料科学与工程技术研究中心副主任 (2013-)
◆ 国家杰出青年基金获得者(2007)
◆ Carbon杂志副主编
◆ Nano Res.、化学学报、光散射学报编委
◆ 英国皇家化学会会士

联系电话：010-62752555
电子邮箱：jinzhang@pku.edu.cn
个人主页：http://www.cnc.pku.edu.cn/zxcy/jy/253021.shtml

教育经历：
1988－1992，学士，兰州大学；
1992－1995，硕士，兰州大学；
1995－1997，博士，兰州大学和北京大学；
1998－2000，博士后，英国利兹大学
2000- 2006，副教授、博士生导师， 北京大学
2006- 至今，教授、博士生导师， 北京大学


研究领域：
1）低维纳米材料的可控生长和化学合成: 主要利用化学气相沉积（CVD）技术和化学合成等手段，发展纳电子器件、分子电子器件用新材料。
2) 纳米材料与纳米结构的制备、组装、表征、性能及其应用研究


背景资料：
兰州大学博士，英国利兹大学博士后，00年5月回国。杰出青年基金获得者（07），入选教育部长江学者特聘教授（12）和科技部中青年科技创新领军人才（13）。主要从事纳米碳材料的控制制备、应用及其拉曼光谱学研究，发表SCI收录论文170余篇。荣获中国化学会青年化学奖（01）、教育部“新世纪优秀人才资助计划”（05）、教育部自然科学奖一等奖（第二完成人）（07）、国家自然科学奖二等奖（第二完成人）（08）和全国优秀博士学位论文指导教师（11）。现任《化学学报》和《光散射学报》编委以及Carbon杂志的副主编。英国皇家化学会会士。


获得荣誉：
荣获中国化学会青年化学奖 2001年
教育部“新世纪优秀人才资助计划”2005年
教育部自然科学奖一等奖（第二完成人）2007年
国家自然科学奖二等奖（第二完成人）2008年
全国优秀博士学位论文指导教师 2011年
科技部中青年科技创新领军人才 2013年


部分著作及论文：

• SC Zhang†, LX Kang†, X Wang, LM Tong, LW Yang, ZQ Wang, K Qi, SB Deng, QW Li, XD Bai, F Ding, J Zhang*, Chirality Controlled Growth of Horizontal Carbon Nanotubes Array with Designed Catalysts, Nature, 543 (2017), 234-238.
• YG Yao, QW Li, J Zhang*, R Liu, LY Jiao, YT Zhu, ZF Liu*, Temperature-Mediated Growth of Single-Walled Carbon-Nanotube Intramolecular Junctions, Nat. Mater., 6(4)(2007), 283-286.
• Y Hu†, LX Kang†, QC Zhao†, H Zhong, SC Zhang, LW Yang, ZQ Wang, JJ Lin, QW Li, ZY Zhang, LM Peng, ZF Liu, J Zhang*, Growth of High-Density Horizontally Aligned SWNT Arrays using Trojan Catalysts, Nat. Commun. 6(2015), 6099.
• YB Chen, ZY Shen, ZW Xu, Y Hu, HT Xu, S Wang, XL Guo, YF Zhang, LM Peng, F Ding, ZF Liu, J Zhang*, Helicity-Dependent Single-Walled Carbon Nanotube Alignment on Graphite for Helical Angle and Handedness Recognition, Nat. Commun., 4(2013), 2205.
• QC Zhao, ZW Xu, Y Hu, F Ding*, J Zhang*, Chemical Vapor Deposition Synthesis of Near-Zigzag Single-Walled Carbon Nanotubes with Stable Tube-Catalyst Interface, Sci. Adv., 2(5)(2016), e1501729.
• WG Xu, X Ling, JQ Xiao, MS Dresselhaus, J Kong, HX Xu, ZF Liu, J Zhang*, Surface Enhanced Raman Spectroscopy on a Flat Graphene Surface, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 109(24)(2012), 9281-9286.
• X Ling, SX Huang, SB Deng, NN Mao, J Kong, MS Dresselhaus, J Zhang*, Lighting Up the Raman Signal of Molecules in the Vicinity of Graphene Related Materials, Acc. Chem. Res. 48(7)(2015), 1862-1870. (Review Article)
• YB Chen, J Zhang*, Chemical Vapor Deposition Growth of Single-Walled Carbon Nanotubes with Controlled Structures for Nanodevice Applications, Acc. Chem. Res., 47(8)(2014), 2273-2281. (Review Article)
• NN Mao, JY Tang, LM Xie, JX Wu, BW Han, JJ Lin, SB Deng, W Ji, H Xu, KH Liu, LM Tong*, J Zhang*, Optical Anisotropy of Black Phosphorus in the Visible Regime, J. Am. Chem. Soc., 138(1)(2016), 300-305.
• LX Kang, SC Zhang, QW Li, J Zhang*, Growth of Horizontal Semiconducting SWNT Arrays with Density Higher than 100 tubes/μm using Ethanol/Methane Chemical Vapor Deposition, J. Am. Chem. Soc., 138(21)(2016), 6727-6730.
• LX Kang, SB Deng, SC Zhang, QW Li, J Zhang*, Selective Growth of Subnanometer Diameter Single-Walled Carbon Nanotube Arrays in Hydrogen-Free CVD, J. Am. Chem. Soc., 138(39)(2016), 12723-12726.
• JJ Lin, LB Liang, X Ling, SQ Zhang, NN Mao, N Zhang, BG Sumpter, V Meunier, LM Tong*, J Zhang*, Enhanced Raman Scattering on In-Plane Anisotropic Layered Materials, J. Am. Chem. Soc., 137(49)(2015), 15511-15517.
• SC Zhang, LM Tong, Y Hu, LX Kang, J Zhang*, Diameter-Specific Growth of Semiconducting SWNT Arrays using Uniform Mo2C Solid Catalyst, J. Am. Chem. Soc., 137(28)(2015), 8904-8907.
• SC Zhang, Y Hu, JX Wu, D Liu, LX Kang, QC Zhao, J Zhang*, Selective Scission of C–O and C–C Bonds in Ethanol using Bimetal Catalysts for the Preferential Growth of Semiconducting SWNT Arrays, J. Am. Chem. Soc., 137(3)(2015), 1012-1015.
• JY Zhou, X Gao, R Liu, ZQ Xie, J Yang, SQ Zhang, GM Zhang, HB Liu, YL Li, J Zhang*, Z F Liu*, Synthesis of Graphdiyne Nanowalls using Acetylenic Coupling Reaction, J. Am. Chem. Soc., 137(24)(2015), 7596-7599.
• LM Xie, X Ling, Y Fang, J Zhang*, ZF Liu*, Graphene as a Substrate to Suppress Fluorescence in Resonance Raman Spectroscopy, J. Am. Chem. Soc., 131(29)(2009), 9890-9891.
• G Hong, B Zhang, BH Peng, J Zhang*, WM Choi, JY Choi, JM Kim, ZF Liu*, Direct Growth of Semiconducting Single-Walled Carbon Nanotube Array, J. Am. Chem. Soc., 131(41)(2009), 14642-14643.
• JX Wu†, NN Mao†, LM Xie, H Xu*, J Zhang*, Identifying the Crystalline Orientation of Black Phosphorus using Angle-Resolved Polarized Raman Spectroscopy, Angew. Chem. Int. Ed., 54(8)(2015), 2366-2369.
• G Hong, M Zhou, RX Zhang, SM Hou, WM Choi, YS Woo, JY Choi, ZF Liu, J Zhang*, Separation of Metallic and Semiconducting Single-Walled Carbon Nanotube Arrays by “Scotch Tape”, Angew. Chem. Int. Ed., 50(30)(2011), 6819-6823.
• JQ Li†, ZQ Xie†, Y Xiong, ZZ Li, QX Huang, SQ Zhang, JY Zhou, R Liu, X Gao, CG Chen, LM Tong*, J Zhang*, ZF Liu*, Architecture of β-Graphdiyne Contained Thin Film Using Modified Glaser-Hay Coupling Reaction for Enhanced Photocatalytic Property of TiO2, Adv. Mater., 29(19)(2017),1700421.
• X Gao, J Li, R Du, JY Zhou, MY Huang, R Rong, J Li, ZQ Xie, LZ Wu*, ZF Liu*, J Zhang*, Direct Synthesis of Graphdiyne Nanowalls on Arbitrary Substrates and Its Application for Photoelectrochemical Water Splitting Cell, Adv. Mater., 29(9)(2017), 1605308.
• D Liu, P Li, XQ Yu, JT Gu, J Han, SC Zhang, HB Li, HH Jin, S Qiu, QW Li*, J Zhang*, A Mixed-Extractor Strategy for Efficient Sorting of Semiconducting Single-Walled Carbon Nanotubes, Adv. Mater., 29(8)(2017), 1603565.
• R Liu, X Gao, JY Zhou, H Xu, ZZ Li, SQ Zhang, ZQ Xie, J Zhang*, ZF Liu*, Chemical Vapor Deposition Growth of Linked Carbon Monolayers with Acetylenic Scaffoldings on Silver Foil, Adv. Mater., 29(18)(2017),1604665.
• QC Zhao, FR Yao, ZQ Wang, SB Deng, LM Tong, KH Liu*and J Zhang*, Real-Time Observation of Carbon Nanotube Etching Process Using Polarized Optical Microscope, Adv. Mater., 29(30)(2017), 1701959.
• SB Deng, JY Tang, LX Kang, Y Hu, FR Yao, QC Zhao, SC Zhang, KH Liu*, J Zhang*, High-Throughput Determination of Statistical Structure Information for Horizontal Carbon Nanotube Arrays by Optical Imaging, Adv. Mater., 28(10)(2016), 2018-2023.
• X Gao, JY Zhou, R Du, ZQ Xie, SB Deng, R Liu, ZF Liu*, J Zhang*, Robust Superhydrophobic Foam: A Graphdiyne-Based Hierarchical Architecture for Oil/Water Separation, Adv. Mater., 28(1)(2016), 168-173.
• R Du, X Gao, QL Feng, QC Zhao, P Li, SB Deng, LR Shi, J Zhang*, Microscopic Dimensions Engineering: Stepwise Manipulation of the Surface Wettability on 3D Substrates for Oil/Water Separation, Adv. Mater., 28(5)(2016), 936-942.
• R Du, N Zhang, H Xu, NN Mao, WJ Duan, JY Wang, QC Zhao, ZF Liu, J Zhang*, CMP Aerogels: Ultrahigh-Surface-Area Carbon-Based Monolithic Materials with Superb Sorption Performance, Adv. Mater., 26(47)(2014), 8053-8058.
• WG Xu, JQ Xiao, YF Chen, YB Chen, X Ling, J Zhang*, Graphene-Veiled Gold Substrate for Surface-Enhanced Raman Spectroscopy, Adv. Mater., 25(6)(2013), 928-933.
• YG Yao, XC Dai, CQ Feng, J Zhang*, XL Liang, L Ding, WM Choi, JY Choi*, JM Kim, ZF Liu*, Crinkling Ultralong Carbon Nanotubes into Serpentines by a Controlled Landing Process, Adv. Mater., 21(41)(2009), 4158-4162.
  

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题目: 单壁碳纳米管的结构控制生长方法
讲座人: 张锦 教授，北京大学
             国家杰出青年基金获得者、长江学者特聘教授
时间: 5月25日（周五）上午09:00-10:00
地点: 厦门大学卢嘉锡楼202报告厅
嘉宾介绍：
北京大学教授、博士生导师，国家杰出青年基金获得者、教育部长江学者特聘教授、英国皇家化学学会会士、中组部万人计划科技创新领军人才入选者、科技部重点研发计划项目首席科学家。主要从事纳米碳材料的控制制备及其拉曼光谱学研究，发表SCI论文260余篇，获授权专利20 余项。现任北京大学化学与分子工程学院副院长、北京石墨烯研究院副院长和北京大学“纳米器件物理与化学”教育部重点实验室副主任。

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Science 子刊：制备少层石墨双炔薄膜！

第一作者：高鑫、朱艺涵

通讯作者：张锦、刘忠范、韩宇、童廉明

通讯单位：北京大学、沙特国王科技大学

研究亮点：

1. 发展了石墨双炔薄膜的溶液相范德华外延生长法，分析并验证了其生长机理。

2. 实现了石墨烯上单/少层石墨双炔单晶薄膜的控制制备，并系统地研究了其堆垛结构和基本物性。

GDY为具有潜力的纳米电子学材料，其带隙为0.44-1.47eV，同时在室温下可以保持104-105cm2V-1s-1的高载流子迁移率。此外，大的π-共轭体系和有序多孔的拓扑结构，使其在催化，气体分离和能源相关领域均展现出具有巨大的应用前景。

受到GDY的这些优异性质的鼓舞，研究人员已经做出了巨大努力来尝试从实验上合成这种新型碳材料。例如，干法化学的方法，在超高真空（UHV）下实现了在金属表面上富炔自组装体和低聚物的合成，但是该类方法并不能实现大面积GDY薄膜的制备。相比之下，湿法化学的方法更具优势，中科院的李玉良院士团队利用湿法化学的方法首次实现了石墨双炔薄膜的合成（厚度约为1 μm），在此之后，人们也相继发展了一系列基于湿法化学的方法，进一步尝试提高石墨双炔薄膜的质量。

尽管如此，但是到目前为止对于石墨双炔薄膜的控制合成仍然存在如下问题：（1）单体中连接苯环和炔键的单键可以自由旋转，在反应过程中会导致高度枝杈状或者交叉连接的三维骨架结构的形成，因此得不到我们期待的高质量的层状结晶样品。（2）传统的外延基底表面存在悬挂键，使得外延层与基底之间存在强相互作用，因此要求外延层和基底的晶格要匹配。（3）由于Erhlich-Schwoebel (ES)势垒的存在，使得吸附在外延层上的单体的“step-down”的扩散被抑制，这将会导致单体分子在外延层表面的聚集和成核，因此造成厚层石墨双炔样品的形成（层层堆叠的面外生长模式）。

有鉴于此，北京大学张锦、刘忠范课题组报到了一种石墨烯上少层石墨双炔薄膜的液相范德华外延生长法。

少层石墨双炔薄膜

图一：少层石墨双炔薄膜的合成思路

该方法主要从单体的设计、偶联反应的选择以及如何实现在二维平面内的偶联反应等几方面来考虑进行实验设计：

（1）为限制溶液中三维空间上的无序反应，引入原子级平整的二维石墨烯作为基底，通过溶液相范德华外延的方法，成功制备得到了大面积均匀连续的高质量、少层石墨双炔薄膜（主要为三层），光谱表征和结构表征证实了其具有高质量的单晶结构。推测石墨烯同石墨双炔的合成单体之间存在的弱的相互作用，以及石墨烯对偶联反应的加速作用，是石墨烯利于高质量少层石墨双炔薄膜生长的主要因素。

（2）采用极低的HEB单体浓度（0.04 mM），在室温下进行偶联反应，单体在生成的石墨双炔表面上低的ES扩散势垒，以上三个条件，即可以保证单体在反应过程中不发生变质，又可以实现对偶联反应在动力学上的控制，使单体发生快速的面内偶联反应，是制备得到少层石墨双炔薄膜的关键条件。

（3）对得到的生长在石墨烯表面的石墨双炔薄膜的结构进行了系统表征分析，TEM结果表明在制备得到的石墨双炔薄膜中可以找到高质量单晶区域，并成功得到了3层石墨双炔的高分辨TEM图像，观察到了大孔结构。并结合理论分析确认其堆垛方式为ABC堆垛。电子衍射显示石墨双炔/石墨烯薄膜具有两套单晶衍射点，分别对应于石墨双炔和石墨烯的单晶衍射图案，对两套衍射点之间的夹角进行分析，确定了生长在石墨烯上的石墨双炔与下层石墨烯的晶格取向夹角为14°。

（4）石墨烯上范德华外延生长石墨双炔薄膜的方法可以被扩展到其他二维基底，特别地，为研究石墨双炔薄膜的电学性质，在六方氮化硼基底上进行了石墨双炔薄膜的合成尝试，并对得到的少层石墨双炔薄膜的电学性质进行了初步测定。实验结果表明，石墨双炔薄膜具有良好的导电性（计算其电导率为3180 S m-1），并表现出一定的半导体性质。

总之，该研究通过石墨烯上溶液相范德华外延的方法，成功制备得到了少层、高质量的石墨双炔薄膜，为石墨双炔的基本性质研究以及石墨双炔薄膜的应用探索提供了合成基础。

参考文献：

GaoX, Zhu Y, Yi D, et al. Ultrathin graphdiyne film on graphene through solution-phase van der Waals epitaxy[J]. Science Advances, 2018, 4(7):eaat6378.

DOI：10.1126/sciadv.aat6378

http://advances.sciencemag.org/content/4/7/eaat6378?rss=1

yuandong

国家重点研发计划纳米科技专项 “纳米碳材料产业化关键技术及重大科学前沿” 项目中期总结会议顺利召开

    2018年8月2日下午，以北京大学为牵头单位，中国科学院金属研究所、清华大学、北京大学、中国科学院化学研究所共同承担的国家重点研发计划纳米科技专项“纳米碳材料产业化关键技术及重大科学前沿”项目中期总结会议在北京石墨烯研究院（BGI）召开。科技部高技术管理中心闫金定处长和车子璠博士、北京大学科研部部长周辉出席了会议，包括项目专家组以及项目骨干成员在内的50余人参加了会议。

张锦

参加项目中期总结会议的专家包括复旦大学许宁生院士、中国科技大学谢毅院士、中科院物理研究所解思深院士、清华大学范守善院士、北京大学刘忠范院士、中科院金属研究所成会明院士、中科院化学研究所李玉良院士和刘云圻院士、国家纳米科学中心赵宇亮院士、北京大学朱星教授和薛增泉教授、北京科技大学张跃教授、清华大学魏飞教授、北京大学彭练矛教授。

刘忠范院长首先向参会专家与领导介绍了北京石墨烯研究院的发展理念和建设进展，并带大家参观了BGI的展厅与实验室。参观完毕后，中期总结会议在BGI彤程厅会议室正式召开。北京大学科研部部长周辉首先代表北京大学感谢科技部和项目专家对项目的大力支持，并期待项目取得高水平引领性的研究成果。科技部高技术管理中心闫金定处长指出了科技部对本项目研究进展的高度关注，强调了科技部对项目中期检查的要求。刘忠范院士代表北京石墨烯研究院致辞，指出北京石墨烯研究院也是在项目的前期成果积累的前提下建立的，也是项目孵化的成果。

来自中科院金属研究所、清华大学、北京大学、中科院化学研究所的四位课题负责人分别就各个课题的中期进展、代表性研究成果、已完成指标、后期计划等方面进行了详细汇报。项目首席张锦教授也介绍了项目的总体实施情况，从项目的主要研究任务和指标完成情况、已取得重大成果等方面做了系统的介绍。随后，专家组针对项目的中期研究进展、下一步工作计划等方面进行了充分的研讨与分析，在对项目进展充分肯定的同时，表示需要从整体项目的角度，进一步凝练重大科学前沿和产业化关键技术方面的代表性创新成果，并对项目的管理实施等方面提出了宝贵意见。

最后，张锦教授对专家组的宝贵意见和建议表示感谢，表示项目组成员将按照专家建议进一步凝练创新性研究成果，顺利完成项目的中期检查，并进一步聚焦项目研究内容，引领我国纳米碳材料领域的基础研究与产业化发展。

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北京大学张锦AM：微波炉气相法大规模制备高品质石墨烯

大规模、低成本制备高品质石墨烯是石墨烯实际应用的重难点问题之一。在常规的CVD和液相剥离技术之外，北京大学张锦教授团队发展了一种大规模、低成本的气相制备高品质石墨烯的简易方法。该技术利用家用微波炉，基于SiO2/Si日冕放电，在不需要基底、不需要催化剂的情况下获得雪花一样的高品质石墨烯。产率高达6.28%左右，每小时产量约11克。

微波炉气相法大规模制备高品质石墨烯

Sun Y, Zhang Y, Zhang J, et al. “Snowing” Graphene using Microwave Ovens[J]. Advanced Materials, 2018.

DOI: 10.1002/adma.201803189

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201803189

mangan

1月22日，中国科学院公布了2019年院士增选结果，本年度64人新当选中国科学院院士，其中北京大学5人入选。北京大学化学与分子工程学院张锦教授当选中国科学院化学部院士。

张锦

张锦，北京大学博雅特聘教授，国家杰出青年基金获得者、教育部长江学者特聘教授、英国皇家化学学会会士。他长期在纳米碳材料的物理化学领域开展研究工作，坚持探索碳纳米管等纳米碳材料的结构控制生长规律，发展纳米材料结构与物性的谱学表征方法，通过催化剂的设计，突破了碳纳米管结构控制与高效生长的难题，推动了我国纳米碳材料基础研究的进步。
目前，张锦教授在Nature和Nat. Mater.等刊物已发表论文260余篇，论文他引12450余次，授权专利30余项，荣获国家自然科学奖二等奖（两项）、全国优秀博士学位论文指导教师、中国化学会青年化学奖、教育部“新世纪优秀人才资助计划”、北京大学“十佳”导师等奖励。

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张锦院士学术报告

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2019年12月29日上午，以北京大学为牵头单位，中国科学院金属研究所、清华大学、北京大学、中国科学院化学研究所、北京石墨烯研究院（BGI）共同承担的国家重点研发计划纳米科技专项“纳米碳材料产业化关键技术及重大科学前沿”项目年度总结会议在辽宁沈阳中国科学院金属研究所召开。科技部高技术研究发展中心项目主管童杨、中科院金属所副所长刘岗、中科院金属所科技处处长黄粮出席了会议，包括项目专家组以及项目骨干成员在内的40余人参加了会议。
　　参加项目年度总结会议的专家包括项目责任专家中国科技大学谢毅院士和北京科技大学张跃院士，以及项目同行专家清华大学范守善院士和段文晖院士、北京大学刘忠范院士、中科院金属研究所成会明院士、中科院化学研究所李玉良院士和刘云圻院士、南京航空航天大学郭万林院士、香港城市大学张华教授和北京大学朱星教授。
　　会议在中科院金属研究所的师昌绪楼召开，项目负责人张锦院士主持了会议。科技部高技术研究发展中心项目主管童杨首先代表科技部致辞，她指出，“纳米碳材料产业化关键技术及重大科学前沿”项目具有体量大、经费多、参加单位多的特点，项目进展受到科技部和专项办的高度关注；在月初召开的专项项目推进交流会上，专家组高度评价了项目的执行情况；期待在未来一年多时间里，项目团队继续攻坚克难，在基础科学问题和关键技术攻关上取得更多突破性进展。中科院金属研究所刘岗副所长首先感谢科技部对于中科院金属研究所发展的长期关怀，并指出该项目在张锦院士的带领下，始终贯彻“出成果，出思想，出人才”的指导思想，中科院金属研究所作为项目承担单位之一和此次年度总结会的承办方，将始终秉持服务精神，全方位支持该项目的高效推进。
　　项目负责人张锦院士就项目的总体实施情况向各位专家做了汇报，并对纳米碳材料领域未来如何进一步面向国家重大需求，致力于发现重大原创性成果，更好体现和契合国家的重大布局提出了思考。中科院金属研究所任文才研究员、清华大学魏飞教授、北京大学张艳锋研究员、中科院化学研究所刘辉彪研究员四位课题负责人分别就各课题的年度进展、代表性研究成果、已完成指标、后期计划等方面进行了详细汇报。随后，专家组针对项目的年度进展、下一步工作计划等方面进行了充分的研讨与点评。专家组指出，该项目团队由国内纳米碳材料领域的主要团队组成，强强组合；要深入理解项目的内涵与外延，聚焦材料学关键问题，以科学问题的解决与关键技术和装备的突破，带动纳米碳材料产业化进程；要始终关注科技重大前沿，进一步聚焦研究目标和研究内容，明确定位，始终坚持以材料制备技术的突破为核心，用长远的眼光探索纳米碳材料可能的杀手锏级应用；要聚焦产业化关键技术的突破，明确与产业化的界面，密切围绕项目的总体目标，开展特色鲜明、重点明确的工作，为纳米碳材料的发展引领方向。
　　最后，张锦院士代表项目组做总结陈词。他首先衷心感谢专家组的宝贵意见和建议，并表示项目团队未来将按照专家组要求，进一步深入理解项目的关键任务，做好未来布局规划，聚焦纳米碳材料制备的重大前沿科学、技术和装备问题，解放思想，扎实攻关，争取取得更多具有世界影响力、满足国家重大发展需求的原创性科技成果，引领我国纳米碳材料基础研究和产业化技术的发展。　　

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北京大学化学与分子工程学院张锦院士课题组利用微波诱导温度梯度的方法，在固液界面成功合成出少层石墨炔薄膜，厚度为1-2 nm。在常规的合成方法中，单体在温度较高的反应体系中难以保持稳定，而在温度低的反应体系中偶联反应的效率较低。因此，如何提高单体稳定性以及反应效率是合成高质量石墨炔薄膜的关键。为此，他们选择吸收微波的固体材料作为反应基底，利用不吸收微波的液相分散单体，通过微波诱导，使得固体被选择性加热到反应温度，而液相保持较低温度，形成温度梯度，从而单体可以在液相中保持稳定，并扩散到固液界面发生偶联反应。使用这种方法，他们成功制备了高质量的少层石墨炔薄膜，所得薄膜厚度为1-2 nm，在高分辨透射电子显微镜中观察到了石墨炔（110）面的高分辨图像。拉曼光谱、X射线光电子能谱等谱学表征确认了石墨炔的结构组成。利用获得的石墨炔薄膜，他们还制备了FET器件，测量得到常温下的迁移率为50.1 cm2·V-1·S-1，石墨炔呈现出p型半导体的特征。

石墨炔薄膜

研究者相信，此项研究将会为石墨炔薄膜的合成方法提供新的思路，该方法还可推广到其它二维材料的湿法化学合成。相关论文在线发表在Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.202001396)上。

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随着电子器件朝小型化、多功能化、高功率密度等方向的发展，单位面积产生的热流密度迅速增加，严重缩短了电子器件的使用寿命，因此，探索高效的散热技术已逐渐成为促进电子元器件发展的关键。热界面材料(TIMs)是填充在粗糙不平整界面间起到传热作用的材料，对解决界面散热问题扮演着不可取代的角色。因此设计开发具有高导热的TIMs对电子器件的广泛使用至关重要。众所周知，石墨烯具有超高的面内热导率，人们进行了大量研究以制备高性能石墨烯散热材料。而性能优异的TIMs应具备较高的竖直热导率，因此需要将石墨烯组装成具有竖直结构的宏观材料，进而提升石墨烯基TIMs的散热性能。

石墨烯基热界面材料

图1 自上而下法和自下而上法制备竖直石墨烯基热界面材料的示意图

       制备决定未来。如何将石墨烯在微观尺度上优异的热学性质延伸到宏观结构中，石墨烯材料的组装策略和制备方法显得尤为重要。北京大学张锦教授团队在该篇综述中重点关注了竖直石墨烯结构的制备方法，他们详细总结了以分子自组装、膜卷切、定向冷冻、定向水热还原、挤压法等为代表的自上而下法和以等离子增强化学气相沉积法为代表的自下而上法。自上而下法主要是经过溶液相构筑竖直石墨烯结构，可大量制备但操作流程复杂；而自下而上法则是通过化学沉积的方法直接生长竖直石墨烯阵列，操作简单且石墨烯性能优异。

石墨烯基热界面材料

图2 石墨烯基热界面材料的竖直热导率统计图

        结构决定性质。如图2所示，张锦教授团队统计分析了不同结构的石墨烯材料的竖直热导率。相比于平面状的石墨烯薄膜以及石墨烯随机取向的复合材料，竖直结构的石墨烯材料具有更高的竖直热导率，表现出更优异的散热性能。其次，图中最高点（红色五角星）为PECVD法制备的竖直石墨烯的热导率，表明自下而上法在组装制备高性能石墨烯基热界面材料中更具潜力和优势。在该团队近期的工作中，他们首次将电场辅助PECVD法制备的竖直石墨烯阵列直接用作热界面材料，表现出比三维石墨烯纳米墙和商用导热胶带更优异的散热性能。（Adv. Funct. Mater. 2020, 2003302）最后他们展望，通过不断优化石墨烯的组装策略和制备工艺，有望制备出可被广泛应用的实用型竖直石墨烯基热界面材料。相关论文发表在Small Structures (DOI：10.1002/sstr.202000034)上。

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人类社会的发展对先进纤维材料提出了前所未有的要求，特别是近半个世纪以来，碳纤维（CF）、芳纶纤维、陶瓷纤维等高性能纤维发展迅速，已广泛应用于航空航天、国防、交通等前沿领域。其中，纳米碳材料，如碳纳米管，石墨烯的出现，推动了烯碳纤维的进一步发展，烯碳材料是由sp2杂化碳原子组成的纳米碳材料（主要包括碳纳米管，石墨烯)，它们具有超高的比强度，韧性，导电性和导热性，极大的提升了纤维的综合性能。

烯碳纤维

图1  烯碳纤维（包括纯烯碳纤维，烯碳复合纤维和烯碳改性纤维）的设计策略

         本工作对烯碳纤维的结构、分类和设计策略进行了全面探讨，并总结了烯碳纤维制备和应用的最新进展。最后，该工作还发表了其对开发下一代轻质、高性能、多功能和智能烯碳纤维材料的看法。

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羊毛因其坚固的力学性能、优异的透湿性和保温能力，被广泛应用于纺织工业。中国是羊毛的生产大国，也是目前全球最大的羊毛加工国和消费国。据统计，全球羊毛年产量超过176万吨，我国羊毛年产量35.5万吨（折合洗净毛15万吨），难以满足消费需求，每年需要进口40万吨左右洗净毛，占年产量近3倍。与此同时，全球每年从屠宰场、纺织边角料、丢弃的低档粗羊毛或快时尚行业产生大量的废弃羊毛。然而，基于目前的羊毛废料处理业，高角蛋白含量（≈90%）的生物材料主要被用于低价值的饲料添加剂、化妆品成分、废水处理剂，甚至直接被填埋或焚烧。近年来，由羊毛角蛋白生产的再生羊毛角蛋白纤维（Regenerated wool keratin fibers, RWKFs）因其环境友好、资源丰富、具有生物相容性等优点而受到广泛关注，为羊毛废料提供了一种巧妙的高附加值策略。
        再生羊毛纤维具有巨大市场，然而，角蛋白纤维组装过程不可控，机械强度不足，极大地阻碍了其规模化生产和商业可行性。利用羊毛角蛋白制备坚韧的再生纤维，以满足其纱线织造和进一步应用的力学要求，仍然是一个挑战。基于此，北京石墨烯研究院纤维技术研究部张锦院士-邵元龙团队提出了一种连续湿纺策略，以废弃的粗羊毛为原料，提取角蛋白，湿法纺制再生羊毛角蛋白纤维。
        此工作的核心创新点是：
        1. 证实了利用二硫苏糖醇（DTT）重构二硫键、延长角蛋白链段，是增强再生羊毛角蛋白纤维的有效策略。团队首次提出DTT的添加可以有效地调节角蛋白纺丝液的流变特性并产生粘弹性流体。独特的二硫醇结构使DTT能够在氧化过程重构角蛋白多肽链上的二硫键，充当连接裂解角蛋白链上游离巯基的“桥梁”。
       2. 连续湿法纺丝过程中DTT扩链和牵伸作用促进了高度有序的层次结构的形成。由此制备的再生羊毛角蛋白纤维的拉伸断裂强度为186.1±7.0 MPa，杨氏模量为7.4±0.2 GPa，超过了天然羊毛和先前报道的以角蛋白为主的再生纤维。
         3. 实现了千米级再生羊毛角蛋白纤维的连续量化制备。RWKFs具有强度高、韧性好、重量轻等特点，后续的上油干燥后处理和良好的染色、编织性能以及接近天然羊毛的热稳定性也显示了其在纺织工业中的潜力。

再生羊毛角蛋白纤维

图1 再生羊毛角蛋白纤维的制备、力学性能及纺织应用

      该工作以“Reinforced Wool Keratin Fibers via Dithiol Chain Re-bonding”为题发表在Advanced Functional Materials上。北京石墨烯研究院/北京大学张锦院士、邵元龙特聘研究员、北京石墨烯研究院蹇木强研究员为共同通讯作者，北京石墨烯研究院研发工程师朱锦为论文第一作者。
         原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202213644
       石墨烯再生羊毛复合纤维项目整体上是立足于废旧羊毛回收产业的重大需求。研发团队自项目伊始便坚持与企业联动，从企业找问题，持续聚焦。2021年12月北京石墨烯研究院有限公司与张家港扬子染整有限公司签约石墨烯再生羊毛复合纤维研发项目，研发团队以扬子公司的废旧羊毛作为角蛋白提取原料，着力探索再生羊毛纤维的公斤级制备技术。
         从溶解废弃羊毛高效提取角蛋白，到湿法纺丝线的搭建，再到再生羊毛纤维的制备，石墨烯再生羊毛复合纤维项目研发团队通过不懈努力，于2022年上半年完成再生羊毛纤维单丝连续制备工艺的研发，并着力探索再生羊毛角蛋白纤维及石墨烯再生羊毛复合纤维复丝制备工艺。目前，项目已取得初步进展，实现了两类纤维的复丝连续制备。