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光限幅器件是基于非線性光學效應，實現在較低入射光強下高透過率、在較高入射光強下低透過率的光學器件。理想的光限幅器要求具有超快的響應時間、超低的限幅閾值、大的能量動態范圍，以及寬的光譜適用范圍，現有的光限幅器件很難同時滿足上述要求。為此，本項目提出一種基于石墨烯和碳納米管的復合型光限幅器，這種光限幅器不僅可以實現超低閾值限幅輸出，而且具有超大的動態能量適用范圍。

合成的一種定位三氟甲基取代的高效有機太陽能電池受體材料，該材料可通過H/J聚集的協同作用形成具有更多電子跳躍傳輸結點的三維網絡結構，可極大改善電荷在分子間的傳輸，大幅提高器件性能。

該研究開發了一種低成本高性能的n型PbS基熱電材料，其成本只有傳統商用PbTe基材料的20%，而熱電性能則相當，本研究還基于所開發的熱電材料制備了熱電發電器件，實現了廢熱到電能11.2%的能量轉換效率。該項成果能夠極大地推動低成本熱電材料的開發，加速熱電發電技術的商用化進程。

石墨烯是材料科學領域的一顆迅速崛起的明星，開啟了二維材料的大門。作為納米光電子器件廣泛使用的理想電極材料，石墨烯除了具有優異的彈性和剛度外，還具有最高的載流子遷移率(104-105 cm2 V-1 s-1)。然而，石墨烯作為一種典型的半金屬材料，它的零帶隙極大地限制了其在半導體工業的應用。自石墨烯被發現以來，它的零帶隙一直是世界范圍內最具挑戰性的難題之一。  多年來，人們一直致力于解決這一關鍵問題，最主要的打開石墨烯帶隙方法可以概括為下面兩種。第一種是通過摻雜、吸附、襯底相互作用、外加電場、應變、建立二維異質結等方法直接打開石墨烯的帶隙。不幸的是，在打開石墨烯帶隙的同時，保持其具有超高載流子遷移率的線性電子色散的多種嘗試，至今仍未成功。第二種方法是開辟新的路徑，尋找新的具有超高載流子遷移率（線性色散）的二維材料，如二硫化鉬、硅烯、鍺烯和磷烯等，它們構成了新的二維材料家族。遺憾的是，迄今還沒有發現任何具有類似石墨烯線性電子色散和超高載流子遷移率的二維半導體。 北京大學物理學院史俊杰教授及其研究團隊注意到：鈣鈦礦材料具有多樣的組成和結構，如ABX3(具有三個不同原子位置的三維結構)、A'2[An-1BnX3n+1] (二維Ruddlesden-Popper型結構)、A'[An-1BnX3n+1] (二維Dion-Jacobson型結構)、A'2An-1BnX3n+3(二維111型結構)和AnBnX3n+2(二維110型結構)等，為材料設計提供了一個理想和龐大的平臺。此外，鈣鈦礦結構中陽（陰）離子價態的劈裂和置換，陽（陰）離子的混合等，為組分工程提供了更多的可能性，從而極大地調節了所設計的鈣鈦礦材料的電子結構（帶隙和電子色散）及物理、化學性質，為尋找具有新奇性質的材料開辟了一條新的道路。圖注：左圖為二維Ca3Sn2S7鈣鈦礦結構示意圖，中圖為它的三維線性色散能帶圖（帶隙0.5 eV），右圖為它的光吸收系數，并與光伏明星材料MAPbI3及Si的光吸收系數作對比。 最近，他們在硫化物鈣鈦礦的研究中，意外發現了一種新奇的穩定且環境友好的二維鈣鈦礦半導體Ca3Sn2S7材料，它具有類似石墨烯的線性Dirac錐電子色散，直接的本征準粒子帶隙0.5 eV，超小載流子有效質量0.04m0，室溫下載流子遷移率高達6.7×104 cm2V-1s-1，光吸收系數高達105 cm-1（超越鈣鈦礦光伏明星材料MAPbI3）, 從一個全新的角度實現了打開石墨烯帶隙的夢想。該研究將會為二維鈣鈦礦材料的設計和研發提供新的思路，并進一步促進半導體產業的發展。

項目成果/簡介:1991 年發現的碳納米管（CNT）以及 2004 年發現的石墨烯（graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認為是 21世紀的戰略性材料。 本項目發明了一類新的催化劑和大量制備 SWNTs 的方法，實現了高質量單壁碳納米管的宏量制備（圖 1），純度達 70%以上，并達到了產業化規模（達 200 公斤/年以上）。采用機械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基質中，獲得了以環氧樹脂、ABS 及聚氨酯等為基質材料，電導率達 0.2 S/cm、導電臨界含量僅為0.06%、電磁屏蔽效果高達 49dB 的復合材料。 本項目首先發展了一種可大量制備的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，實現了石墨烯的百克級制備（圖 2）。通過透射電子顯微鏡（圖 3）及原子力顯微鏡（圖 4）確定了石墨烯的二維平面結構。 獲得了可溶性石墨烯材料及柔性透明導電薄膜（圖 5）；制備了基于石墨烯的高穩定性有機光伏電池及復合材料。 圖 5、基于石墨烯的透明電極材料 所研制的單壁碳納米管及石墨烯已用于數十家科研機構的研究和相關產品/樣機的研制，包括應用于國家 863 重大汽車電池項目（中科院物理所）和軍工衛星電池項目（中國電子科技集團公司第十八研究所）等。已研制出晶體管、鋰離子電池、超級電容器（圖 6）以及高性能復合材料等多種產品，具有廣闊的應用前景。應用范圍:南開大學在碳納米材料的制備及應用研究方面取得了一批開創性成果，該項目技術的推廣，將促進我國新材料、微電子、儲能、資源保護等領域的技術進步和發展，為我國在這一新型納米材料領域占據有利地位，提高國際競爭力，做出重要貢獻。

1991 年發現的碳納米管（CNT）以及 2004 年發現的石墨烯（graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認為是 21世紀的戰略性材料。 本項目發明了一類新的催化劑和大量制備 SWNTs 的方法，實現了高質量單壁碳納米管的宏量制備（圖 1），純度達 70%以上，并達到了產業化規模（達 200 公斤/年以上）。采用機械共混及"原位"聚合 等方法，使SWNTs 有效地分散于高分子基質中，獲得了以環氧樹脂、ABS 及聚氨酯等為基質材料，電導率達 0.2 S/cm、導電臨界含量僅為0.06%、電磁屏蔽效果高達 49dB 的復合材料。 本項目首先發展了一種可大量制備的可溶性功能化石墨烯（SPFGraphene）的方法，實現了石墨烯的百克級制備（圖 2）。通過透射電子顯微鏡（圖 3）及原子力顯微鏡（圖 4）確定了石墨烯的二維平面結構。 獲得了可溶性石墨烯材料及柔性透明導電薄膜（圖 5）；制備了基于石墨烯的高穩定性有機光伏電池及復合材料。 圖 5、基于石墨烯的透明電極材料 所研制的單壁碳納米管及石墨烯已用于數十家科研機構的研究和相關產品/樣機的研制，包括應用于國家 863 重大汽車電池項目（中科院物理所）和軍工衛星電池項目（中國電子科技集團公司第十八研究所）等。已研制出晶體管、鋰離子電池、超級電容器（圖 6）以及高性能復合材料等多種產品，具有廣闊的應用前景。

1991 年發現的碳納米管（CNT）以及 2004 年發現的石墨烯 （graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認為是 21 世紀的戰略性材料。 本項目發明了一類新的催化劑和大量制備 SWNTs 的方法，實現 了高質量單壁碳納米管的宏量制備（圖 1），純度達 70%以上，并達 到了產業化規模（達 200 公斤/年以上）。采用機械共混及"原位"聚合 等方法，使 SWNTs 有效地分散于高分子基質中，獲得了以環氧樹脂、 ABS 及聚氨酯等為基質材料，電導率達 0.2 S/cm、導電臨界含量僅為 0.06%、電磁屏蔽效果高達 49dB 的復合材料。 本項目首先發展了一種可大量制備的可溶性功能化石墨烯 （SPFGraphene）的方法，實現了石墨烯的百克級制備（圖 2）。通過 透射電子顯微鏡（圖 3）及原子力顯微鏡（圖 4）確定了石墨烯的二 維平面結構。

1991年發現的碳納米管（CNT）以及2004年發現的石墨烯（graphene），分別是一維和二維納米材料的典型代表，被認為是21世紀的戰略性材料。 本項目發明了一類新的催化劑和大量制備SWNTs的方法，實現了高質量單壁碳納米管的宏量制備（圖1），純度達70%以上，并達到了產業化規模（達200公斤/年以上）。 采用機械共混及"原位"聚合等方法，使SWNTs有效地分散于高分子基質中，獲得了以環氧樹脂、ABS及聚氨酯等為基質材料，電導率達0.2 S/cm、導

西交利物浦大學（XJTLU，簡稱“西浦”） 是經中國教育部批準，由西安交通大學和英國利物浦大學合作創立的，具有獨立法人資格和鮮明特色的新型國際大學。她是中國目前唯一一所以理工管起步，強強合作，擁有中華人民共和國學士學位和英國利物浦大學學位授予權的中外合作大學。國際領先的高等教育西交利物浦大學面向海內外招收本科生、研究生，目前已有包括43個本科專業、44個碩士專業和17個博士專業在內的104個學位項目，形成了涵蓋理學、工學、管理學、經濟學、建筑、城市規劃與設計、人文社科、影視等的學科體系。大學課程除公共基礎課外均采用全英文授課。本科畢業生同時獲得中國教育部認可的西交利物浦大學本科畢業證書、學士學位證書和國際認可的利物浦大學學士學位證書。研究生可獲得中國教育部認可的利物浦大學學位。西浦所有學術院系均設有博士專業，對研究生教育的持續投入和重視是西浦實現其“研究導向、獨具特色、世界認可的中國大學和中國土地上的國際大學”愿景的必由之路。引領高等教育變革自 2006 年 5 月 23 日建校以來，西交利物浦大學經過14年發展，探索并創造了獨具特色的“五星”育人模式和學生發展體系，建立和完善了適合未來社會需要的現代大學管理和運行機制，打造了一支高水平的人才隊伍。其獨特的大學理念、高水準的人才培養質量和濃厚的國際化特色得到社會各界的廣泛關注和認可，被譽為“中外合作大學的標桿”和“中國高等教育改革的探路者”。獨具特色的育人理念西交利物浦大學以使師生“Happy life and successful career（幸福生活、成功人 生）”為核心理念，以保護和發展人類生存能力為核心目標，以多元、規則、創新、自由、信任為核心價值，利用其在治理結構和管理模式上的空間，直接面向世界和未來發展趨勢，融合東西文化與教育精華，整合全球資源，探索高等教育新模式，培育有國際視野和競爭力的世界公民，以期影響中國乃至世界的教育發展。擁有國際視野的世界公民西交利物浦大學目前有17000余國內外注冊學生，其中包括在利物浦大學學習的學生。西浦擁有國際化的育人環境，嚴格的國際教學質量監控體系，以學生自治、學校引導服務為核心的學生工作體系及四大導師體系，大學將學生看做“年輕的成人”，以學生健康成長為根本、以興趣為導向、以學習為中心，強調自主意識與團隊精神，旨在培養知識、能力與素養兼備的具有國際視野和全球競爭力的世界公民。具備全球競爭力的畢業生西交利物浦大學的畢業生在世界各地繼續深造或工作。2019屆畢業生中，超過85%選擇繼續留學深造，其中33.61%進入QS世界排名前10學府，77.34%進入QS世界排名前100名校，85.64%進入QS世界排名前200大學。近15%的本科畢業生選擇直接就業，就職于世界500強、中國財富500強等企業。高水平國際師資西交利物浦大學按照世界知名大學標準選聘師資，一直以來積極引進國際一流的專家學者，現有專業教師超過700人，其中大多數為外籍教師。專業課教師均具有國際知名大學博士學位和豐富的教學與科研經驗。優越的區位與環境西交利物浦大學坐落在素有“人間天堂”之稱的千年古城——中國蘇州，今天的蘇州不僅保留了水陸并行的古城風貌和崇文重教的文化傳統，同時又是一個與時俱進、對世界開放的現代化城市。近年來它的國民經濟總產值以近15%的年增長率快速發展，其GDP長期保持在中國大陸城市的前五位，特別是其國際聞名的中國-新加坡蘇州工業園區匯集著大量世界五百強和國際合作企業及研發機構，為坐落于其中的西交利物浦大學的持續發展提供了無與倫比的經濟社會生態和廣闊的發展空間。創建研究導向型大學西交利物浦大學以創建研究導向的國際大學為發展方向，整合兩國三校資源，服務地方經濟和社會發展，大學已經建成以生物科學實驗室為代表的一批具有國際先進水平的實驗室和一系列高水平研究中心，并于2009 年成為國家自然科學基金項目依托單位、2012年正式成為承擔國家“863計劃”科研課題的成員單位。 截止2018年底，西交利物浦大學先后成功申請了260項各級政府科研項目并取得高水平的研究成果，其中包括國家級項目105項，省市級項目155項。并于2012 年起正式成為承擔國家“863 計劃”科研課題的成員單位。發力科研 持續創新截止2018年底，西交利物浦大學先后成功申請了260項各級政府科研項目并取得高水平的研究成果，其中包括國家級項目105項，省市級項目155項。 與此同時，學校已與吳江太湖新城雙灣村、中國科學院自動化研究所、中衡設計集團股份有限公司等機構深度開展65項橫向合作。

成果介紹一種高性能石墨烯柔性電子皮膚，該電子皮膚結合了一種具備脫水性的商業化妝品膠體以及可編程的激光刻寫石墨烯，在無毒、環保、可大量印刷的制備加工工藝下，具有輕薄、貼合皮膚、可降解、高耐用性的特性，實現了高于500的應變系數、大于75[[[%]]]的拉伸范圍以及穩定的電阻變化能力。該柔性表皮壓阻式傳感器可應用在生命體征監測、人機交互等領域中，目前已經將其初步應用在手勢識別之中，并做出了一系列人機交互應用。技術創新點及參數采用綠色環保的新工藝，解決了傳統激光刻寫石墨烯脆弱的問題，實現了可編程激光刻寫石墨烯的耐摩擦性、耐用性改善，且傳感器可降解回收利用。