日前，《美國科學(xué)院院刊》在線刊登了北京航空航天大學(xué)化學(xué)學(xué)院程群峰教授，江雷院士團(tuán)隊及其合作者的最新研究成果“有序交聯(lián)的超強韌高導(dǎo)電石墨烯薄膜”，北航化學(xué)學(xué)院程群峰教授和生物醫(yī)學(xué)工程高精尖中心首席科學(xué)家美國工程院院士Ray H. Baughman教授為共同通訊作者，2014級直博生萬思杰同學(xué)為第一作者，北航為第一通訊單位。

輕質(zhì)高強的碳纖維復(fù)合材料在日常生活中具有廣泛的應(yīng)用，尤其是在航空、航天、汽車、以及運動器材等領(lǐng)域。

圖1.有序交聯(lián)石墨烯薄膜的制備過程(A-B)及照片(C)和橫截斷面微觀形貌(D-E)

在前期仿生界面組裝的研究基礎(chǔ)上，程群峰教授課題組進(jìn)一步開發(fā)了低溫π-π共軛鍵和共價鍵有序交聯(lián)策略，如圖1所示，仿生構(gòu)筑了超強超韌高導(dǎo)電的多功能石墨烯復(fù)合薄膜；該有序交聯(lián)石墨烯薄膜的拉伸強度和韌性分別達(dá)到945MPa和20.6MJ/m3，為無交聯(lián)石墨烯薄膜的4.5和7.9倍；更重要的是，該石墨烯復(fù)合薄膜不僅拉伸強度可以與成本較高的準(zhǔn)各項同性的商用碳纖維復(fù)合材料相媲美，而且韌性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于后者，如圖2所示。

圖2.有序交聯(lián)石墨烯薄膜的力學(xué)(A)和電磁屏蔽效能(B)，

以及原位拉曼光譜表征(C-F)

此外，該研究通過原位拉曼表征，從分子尺度揭示了π-π共軛鍵和共價鍵有序界面交聯(lián)作用的強韌機制，為制備高性能石墨烯納米復(fù)合材料提供了重要理論指導(dǎo)。同時，這種小分子有序交聯(lián)的石墨烯復(fù)合薄膜（厚度為3~4μm）還具有高導(dǎo)電性能（512S/cm），高電磁屏蔽性能（在0.3~12GHz范圍內(nèi)，電磁波段的屏蔽效能約為27dB），以及優(yōu)異的抗腐蝕性能和疲勞性能。這種廉價低溫有序交聯(lián)的高性能多功能石墨烯納米復(fù)合材料將在航空、航天、汽車、柔性電子器件等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。