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本項目設計開發了一種石墨烯玻璃制備方法，通過利用離子注入技術，將過渡金屬粒子注入到玻璃表面，然后在石墨烯生長過程中注入的金屬粒子有效提升玻璃表面對于碳源的裂解能力，并且促進石墨烯晶疇的成核和生長。這種方法成功在二氧化硅、藍寶石、石英玻璃等絕緣襯底上制備出高質量單層石墨烯。

01. 成果簡介 世界上有數以百萬的語言障礙患者，其中有的是由于先天缺陷導致其存在語言功能障礙，也有的是后天的一些疾病致使其喪失語言功能，語言功能障礙給他們的生活帶來了極大的困難和不便。電子人工喉是一種簡易的語言康復方法，其通常需要安裝在口內喉部，由肺部發出的氣流經過舌、唇的調制，引起人工喉膜片振動，使其發出語音信號。然而，現有電子喉助音器無法清晰還原患者聲音，發音模糊，訓練周期長，并且需要患者自己手持助音器于喉部，造成極大不便，所以亟需便于失語者攜帶、操作簡單、性能優異的新型人工喉的器件及系統研究。 本成果團隊研究的第二代石墨烯智能人工喉（WAGT）在器件柔性可貼附、聲音收發系統集成、動作監測系統、輕型可穿戴等方面有了重大突破。首先，第二代石墨烯人工喉采用了更貼合人體皮膚的紋身式薄膜作為襯底，無需膠帶粘貼，可直接貼敷在人體喉嚨，極大地提高了佩戴舒適感；其次，第二代石墨烯智能人工喉在收發聲系統方面有了雙重突破，實現了石墨烯的器件級應用至系統級應用的跨越。通過專用電路對聲音信號的放大和轉換，第二代石墨烯智能人工喉首次將收聲系統和發聲系統連接起來，實現了聲音輸入到輸出的閉環，并可以通過示波器實時觀測喉部運動情況。接著，通過與單片機的結合，該器件可以將人體喉部的不同動作“翻譯”成不同的聲音，實現了動作發聲系統。通過連接解碼器，該器件還可以播放任意音樂。最后，第二代石墨烯智能人工喉系統可通過臂包穿戴在胳膊上，首次實現了石墨烯人工喉的可穿戴功能。未來將進行體積更小及功能更多的集成，有望實現像“創可貼”一樣貼附在人體喉部并幫助失語者“開口說話”。圖1. 可穿戴的第二代智能石墨烯人工喉系統02. 應用前景 第二代智能石墨烯人工喉集收聲和發聲于一體，可直接貼附于失語者喉部，并將喉部的不同動作轉化為對應聲音，有望幫助失語者正常與他人“交談”。在未來，該器件將與聲紋識別、機器學習等技術結合，在語音識別、家庭醫療等領域具有廣闊前景。03. 知識產權 已獲得國家發明專利授權2項。04. 團隊介紹 本成果項目團隊負責人為任天令教授，清華大學信息科學技術學院副院長，教育部長江學者特聘教授，國家杰出青年基金獲得者，清華大學環境與健康傳感技術研究中心副主任。擔任IEEE電子器件學會副主席（中國大陸首次）、國際微電子領域頂級學術會議IEDM執委（中國大陸首次）、IEEE電子器件學會教育委員會主席（中國大陸首次）、中國微米納米技術學會理事等。近年來，承擔國家自然科學重點基金、國家重大科技專項、國家公益性行業科研專項、國家重大儀器專項、國家863計劃、國家973計劃等多項國家重要科技項目，做出一系列具有重要國際影響的創新學術成果。主要研究方向為智能微納電子器件、芯片與系統，包括：智能傳感器與智能集成系統，二維納電子器件與芯片，柔性、可穿戴器件與系統，智能信息器件與系統技術等。在國內外重要學術期刊和會議發表重要SCI期刊論文400余篇，國際微電子領域頂級學術會議IEDM論文11篇；獲國內外發明專利70余項，入選2018年愛思唯爾（Elsevier）“中國高被引學者”（微電子領域唯一入選者）。獲2018年電子學會自然科學一等獎，“石墨烯智能人工喉”榮獲科技導報評選的2017“中國十大重大技術進展”，“人工智能微納電子器件”榮獲2017“清華大學十大重大學術成果”，石墨烯“人工喉”在2018年全國科技活動周被評為“最受公眾喜愛項目”，還入選2018年中國國際智能產業博覽會十大“黑科技”創新產品（從1082項創新產品中脫穎而出）。團隊成員有副教授、助理教授、助理研究員等7人。05. 合作方式 技術許可。06. 聯系方式 郵箱：qyc16@mails.tsinghua.edu.cn、liuyi2017@tsinghua.edu.cn

近日，清華大學材料學院朱宏偉教授團隊在《先進材料》（Advanced Materials）上在線發表了題為“石墨烯體系中的陽離子-π相互作用”（Cation-π Interactions in Graphene Containing Systems for Water Treatment and Beyond）的長篇綜述論文，系統總結了石墨烯體系中的陽離子-π相互作用在水處理（膜分離、吸附）、新材料合成、納米發電、能量存儲及溶液/復合材料分散等應用中所發揮的關鍵作用，分析了陽離子-π相互作用的影響機理，綜述了現階段相關理論工作進展，討論了石墨烯體系中的陽離子-π相互作用研究中存在的問題，展望了未來潛在的研究方向。 陽離子-π相互作用是一種非共價相互作用，在自然界，尤其是生命體中普遍存在，在諸多生命反應進程中必不可少。近年來，陽離子-π相互作用在生物學、化學、物理學中的重要性被廣泛關注。石墨烯是碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料，可被視為一種獨特的芳香族大分子。陽離子和石墨烯中離域π電子之間的相互作用會引起陽離子在石墨烯表面的富集、溶液中離子及石墨烯結構中電子的重新分布，進而影響石墨烯材料的本征性質及基于石墨烯的器件的性能。深入理解石墨烯體系中的陽離子-π相互作用，對于石墨烯特性的調控、器件的優化設計具有重要意義。 石墨烯體系中的陽離子-π相互作用及其應用 近年來，朱宏偉教授團隊在石墨烯等新型二維材料的可控制備、結構設計及其在能源（太陽能電池、光電探測、光電催化）、環境（水處理、空氣凈化、土壤治理）、柔性傳感器件等領域開展了大量研究工作，取得了一系列重要進展。該綜述論文以石墨烯體系中的陽離子-π相互作用為切入點，對相關研究報道進行了梳理和討論，并對其發展趨勢和前景進行了展望。 本文通訊作者為朱宏偉教授，第一作者為清華大學材料學院2016級博士生趙國珂。本研究得到國家自然科學基金委基礎科學中心項目和面上項目資助。 論文鏈接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201905756

1.產品介紹 AA-1800EL型原子吸收光譜儀是采用國際新的技術和國內高校的專家聯手研發完成，擁有幾十年光譜儀器的研發和應用經驗。該產品包括火焰、石墨爐及氫化物發生系統，可配置多種附件，靈活的配置方案可滿足不同層次客戶的需求。全自動多功能AA-1800EL型原子吸收光譜儀可進行復雜的樣品分析，多種分析方法可自動切換，做到無人全自動分析。 AA-1800EL型原子吸收光譜儀廣泛應用于科研、質檢、疾控、環保、冶金、農林、化工等行業，創新的軟、硬件設計確保樣品分析的準確性、安全性、易用性，儀器維護簡單便捷。   性能特點 2.1. 全反射消色差光學系統。 色散率為1800條/毫米刻線大面積光柵，新型自準直單色器，所有鏡片均是石英鍍膜，寬廣的檢測范圍和光學穩定性確保了分析的精度、閃耀波長230nm光柵分光系統。 2.2. 八燈燈座 一燈工作，最多可以七燈預熱，節省了換燈和預熱時間，使元素測量更加快捷方便。 2.3. 全自動化 儀器采用全自動設計，除主機電源開關外，儀器的燈架控制、波長掃描、狹縫調節以及二維移動平臺等功能全部通過軟件控制完成。 2.4. 背景校正系統 具備氘燈與自吸收兩種背景校正模式，背景信號1A時，扣背景能力60倍以上。 2.5. 自主知識產權，功能完善，性能強大的分析軟件 人性化的操作界面，讓您的操作易如反掌，可切換中英文Windows風格軟件界面，全自動定性、定量分析，自動計算元素含量，自動生成測試報告。 2.6. 火焰系統特點 2.6.1. 高分子霧化室 高分子材料抗腐蝕霧化室，耐酸堿，包括氫氟酸，無論是有機或是無機溶液都能得到較好的靈敏度和穩定性； 2.6.2. 鈦燃燒器 鈦燃燒器，可選配50mm和100mm燃燒器，空冷預混合型，耐腐蝕，耐高鹽，大幅度提高火焰的效率和火焰分析的準確度； 2.6.3. 高精度防堵塞霧化器。 高效型霧化器，霧化效率高，維護更換方便。 2.6.4. 質量流量控制器實現乙炔流量控制。 質量流量控制器精確控制乙炔流量，精度達1ml/min，并對流量進行動態監測，使用方便，安全可靠。 2.6.5. 更多的安全保護措施，使樣品分析更加安全可靠。 采用高靈敏度探測器，對乙炔泄露進行實時監測； 采用高精度的壓力傳感器，對乙炔壓力進行實時監視； 采用高精度的壓力傳感器，對乙炔壓力進行空氣壓力監視； 采用微動開關及防火插銷，對燃燒頭狀態監視； 采用光敏二極管，對火焰狀態實時監視；   2.7. 石墨爐系統特點 2.7.1. 一體化設計。 石墨爐電源、原子吸收主機位于一臺儀器內，縮短了電纜長度，減少了石墨爐電源對外界的電磁干擾、提高了石墨管加熱效率。 2.7.2. 石墨爐控溫精度高，升溫速度快。 采用大功率變壓器、微阻電纜線以及光控升溫方式，并配合軟件、硬件溫度校正系統，高溫段控溫精度可達±1%。 2.7.3. 更多的安全保護措施，使樣品分析更加安全可靠。 石墨爐冷卻水具有流量實時監視和保護； 2.7.4. 通過壓力傳感器對載氣壓力監視 通過光敏二極管對石墨爐溫度監視 2.7.5. 自動載氣流量控制。 石墨爐內氣，外氣全部由計算機根據軟件升溫流程自動控制。 2.7.6. 150位轉盤式石墨爐自動進樣器。 極坐標轉盤式石墨爐自動進樣器，定位精度高，運行穩定可靠，使用維護方便。   數據處理 高智能軟件，功能強大，友好的中文操作界面。全自動儀器及附加控制，火焰、石墨爐工作模式可自動切換，可自動優化，自動稀釋；鼠標操作，自動設定菜單數據和校正方法； 石墨爐分析時，系統會給出全過程分析信息，包括測量值、溫度、程序、時間等， 并保存積分時間內所有測量的信號曲線和溫度曲線；測量數據可以實現動態顯示。標準曲線可以實現自動擬和；樣品測量準確：采用向導的方式對樣品進行設置，方便快捷；靈敏度校正功能：使測量的結果更為準確；參數打印，數據結果打印，圖形打印，可導出WORD、EXCEL文檔.

通過對燒結鈷鐵氧體進行熱等靜壓燒結，得到鈷鐵氧體陶瓷材料的樣品內部孔隙大大減少，致密度大于 99％；平行方向磁致伸縮系數絕對值大于 150ppm；磁致伸縮激勵場低于 2000Oe。對鈷鐵氧體磁致伸縮材料進行熱等靜壓處理促進了其在低場高頻磁致伸縮領域的應用。 通過凝膠注模、磁場取向及常壓燒結及熱處里工藝，得到的鈷鐵氧體磁致伸縮材料<100>方向取向度大于 40％，致密度大于 99％，垂直取向方向磁致伸縮系數絕對值大于 300ppm，對應的激勵場低于 2000Oe。

人工超材料是指亞波長尺度單元按一定的宏觀排列方式形成的人工復合電磁結構。由于其基本單元和排列方式都可任意設計，因此能構造出傳統材料與傳統技術不能實現的超常規媒質參數，進而對電磁波進行高效靈活調控，實現一系列自然界不存在的新奇物理特性和應用。然而，傳統的電磁超材料和超表面都是基于連續變化的媒質參數，很難實時地操控電磁波。 以程強教授為核心團隊的課題組在國際上首次提出“數字編碼與可編程超材料”，提出用二進制數字編碼來表征超材料的思想，通過改變數字編碼單元“0”和“1”的空間排布來控制電磁波。這一概念的提出不僅簡化了超材料的設計難度和優化流程，構建了超材料由物理空間通往數字空間的橋梁，使人們能夠從信息科學的角度來理解和探索超材料。更重要地是，超材料的數字化編碼表征方式非常有利于結合一些有源器件（例如二極管和MEMS開關等），在現場可編程門陣列（FPGA）等電路系統的控制下實時地數字化調控電磁波，動態地實現多種完全不同的功能。 在該工作中，作者利用優化算法，設計相應的時空三維編碼矩陣，超表面將入射波能量分散到空間任意方向和任意諧波頻譜上，這一特性很好地縮減了雷達散射截面（RCS），未來有望應用于新型的計算成像系統。更重要的是，引入時間維度的編碼之后，可以擴展傳統的空間編碼比特數，降低了實現高比特可編程超表面的系統復雜度。例如，一款2比特的可編程超表面，只要設計相應的時空編碼矩陣，就可以在中心頻率和諧波頻率實現等效的360度相位覆蓋，這是傳統可編程超表面無法實現的，可用于實現波束塑形等一系列實用功能。 本工作得到了國家科技部重點研發計劃“變革性技術關鍵科學問題”重點專項“微波毫米波數字編碼和現場可編程超構材料的理論體系與關鍵技術”，以及國家自然科學基金等項目的資助，相關實驗測試工作在東南大學毫米波國家重點實驗室完成。

 我院自主研發的新型無機基復合吸音材料具有吸聲隔聲性能好，抗強氣流沖擊，耐侯，防水，防火，環保，美觀，施工、安裝、維護方便等特點，性能與國外的相當，價格只有進口價的1/5。

綜述了人工鉀離子通道或運輸載體選擇性設計及其功能特性，特別是選擇性運輸鉀離子的功能設計，有助于進一步探究活性結構作為“過濾器”或“門控”蛋白在離子傳輸過程中的動態過程。綜述指出人工鉀離子通道一般具有以下特征：（i)鉀離子結合的大環識別位點。配位后大環通道獲得的能量可以補償鉀離子脫水后能量損耗。即使體系中存在過量的Na+離子，大環通道也只識別K+離子。從機理上看，該識別系統具有協同動態效應，K+離子的增加也協同驅使著大環通道對鉀離子的選擇性增大；（ii)能夠實現分子間自組裝的氫鍵供體與受體；(iii)具有可以嵌入疏水雙層膜結構的疏水鏈。       該綜述分析和總結了該類材料體系中跨膜傳輸鉀離子的機理與機制；總結了人工設計自組裝高選擇性鉀離子通道的特征，并對比了一系列的人工鉀離子通道單晶結構特點及其跨膜運輸的特點。

木塑復合材料(wood-plastics composites,簡稱WPC)是利用熱熔塑膠（聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等以及它們的共聚物）作為膠粘劑,用木質粉料（如木材、農植物秸稈、農植物殼類等生物質物粉料）為填充料,經擠壓法成型或壓制法、注塑法成型所形成的復合材料。木塑復合材料不僅具有原木特有的木質感,而且它具有較好的機械性能、尺寸穩定性好,耐水性、耐磨性、耐化學腐蝕性優良,不怕蟲蛀,易于著色,維護要求低,使用壽命長,易于成型,可二次加工等眾多優異性能。被廣泛的應用到建筑、室內潢、汽車、包裝、倉儲等領域代替木材使用；得到了廣泛應用。 另外它還可充分利用回收木材、余料、木屑等原來被廢棄的木料,大幅度提高天然木材的利用率,并可解決廢棄木料所造成的垃圾污染及處理問題,具有保護環境,提高人造木材制品附加價值的功效，被譽為綠色環保新型材料,具有廣闊的發展前景。