国家纳米中心二维材料力学性能研究取得新进展

而现在，大热的新型材料石墨烯+灯泡会发生什么呢？

来自国防科技大学前沿交叉学科学院的秦石乔教授、朱梦剑博士和徐威博士团队与诺贝尔物理奖得主康斯坦丁·诺沃肖诺夫教授团队合作，利用石墨烯，研制出了有史以来最薄的电灯泡，厚度0.34纳米，仅为头发丝直径的三十万分之一。

这一研究成果将开辟石墨烯的全新应用！并于8月2日在光学领域著名期刊ACS Photonics杂志上在线发表。国防科大纳米科学系博士生罗芳、范延松为本文共同第一作者，朱梦剑博士和徐威博士为共同通讯作者。

那么问题来了，我们为什么要做到最薄？这个最薄能帮助我们实现什么？

未来用石墨烯灯泡做的显示器超薄、可触摸、可弯曲、可折叠，把它卷成小小一块放入口袋不再是梦，这样的超薄柔性显示器拥有非常大的市场，它不仅便携、防摔不易碎、分辨率高……还具有原材料获取方便、制造成本低、制备工艺简单、低碳环保等优势。

科技感十足！

国防科大的研究人员利用最古老、最简单的白炽灯原理，首次实现了石墨烯在空气中的稳定发光，并且基于这一技术研制了石墨烯发光阵列，单个像素尺寸小于5微米，可以和目前最先进的LED显示器相媲美，但厚度却不到目前最薄显示器的万分之一。

可以预见在不远的未来，那些只有在科幻电影中出现的可以任意弯曲折叠的超薄柔性显示器将走入我们的日常生活。同时，它还可以应用在硅基光电子集成和未来计算机芯片等领域，让我们期待小小的石墨烯灯泡绽放大宇宙吧！

国家纳米中心二维材料力学性能研究取

得新进展

日前，中国科学院国家纳米科学中心研究员张忠、刘璐琪在二维材料力学性能研究中取得新进展，相关成果以《多层范德华材料的弯曲》（Bending of Multilayer van der Waals Materials）为题，于9月9日作为封面论文、主编推荐论文，在线发表在《物理评论快报》上。

二维材料原子级厚度、低的面外刚度特征极其容易发生面外失稳，产生褶皱、鼓泡、圆筒卷以及折叠等微结构。

这些面外变形与二维材料自身弯曲刚度大小密切相关。受测试技术及纳米尺度样品操纵技术的制约，一直以来二维材料弯曲刚度实验测量是一个技术挑战。

因此，研究人员大多沿用经典薄板理论中弯曲刚度（D）与弹性模量（E）、厚度（t3）的关系来估计材料的弯曲刚度。

张忠、刘璐琪与美国德克萨斯州奥斯丁分校教授黄瑞、清华大学教授徐志平合作，发展了普适性测量少层二维材料弯曲刚度的微孔鼓泡实验技术，实现了少层石墨烯（Graphene）、六方氮化硼（hBN）、二硫化钼（MoS

2

）等三种材料弯曲刚度的直接实验测量。

研究结果表明，由于二维材料层间存在剪切、滑移变形，导致材料弯曲刚度远低于经典薄板D-E理论预测。

受层间范德华作用力大小及二维材料原子结构特征共

同影响，虽然三种材料弹性模量E表现出（MoS

2

＜hBN ＜Graphene），但是在相同厚度下，弯曲刚度D则表现为

（MoS

2

＞hBN＞Graphene）。

随研究对象的尺寸近一步减小到纳米尺度，多层二维材料的弯曲刚度和弹性模量间的关系已不再完全适用传统连续介质力学框架下的相关理论。

该研究团队曾于2017年报道了利用微孔鼓泡实验技术在国际上“首次”实验测量了双层石墨烯层间的界面剪切应力（论文链接）。本工作是在相关研究基础上的延伸和拓展。

国家纳米中心联合培养研究生汪国睿、戴兆贺和中心硕士研究生肖俊凯为该论文共同第一作者。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金委和中科院先导B项目等的共同资助。

物理所等开发电化学活性多功能隔膜涂层提升锂硫电池性能

与现有锂离子电池体系相比，锂硫电池具有更高的理论能量密度、更低的成本和环境友好等优势，是下一代高比能电池体系的理想候选之一。

硫（S

8

）是典型的阴离子变价的转换反应正极材料，优点是理论容量高，但缺点在于电化学反应的中间态产物多硫化锂极易溶于醚类电解液，穿梭到金属锂负极发生不可逆反应，被称为“穿梭效应”，是限制锂硫电池循环寿命的最重要原因。

同时，在放电过程中，液态的多硫化锂会形成Li

2

S绝缘层覆盖在正极表面，阻碍电子和离子的传导，使电池的倍率性能下降。因此，解决这些问题的关键在于有效控制多硫化锂的迁移。

中国粉体工业 2019 No.5 46