2024年2月16日，中国科大苏州高研院程群峰教授课题组在仿生纳米复合材料研究领域取得新进展，相关研究成果以“Water-induced strong isotropic MXene-bridged graphene sheets for electrochemical energy storage”为题发表在国际顶级期刊《Science》上【Science 2024, 383, 771】。

图注：高性能碳化钛交联石墨烯纳米复合材料。（A）制备过程，（B）力学性能和孔隙率，（C）力学性能对比

       2023年10月1日，工业和信息化部、科学技术部、财政部、中国民用航空局等四部门联合印发了《绿色航空制造业发展纲要（2023—2035年）》，指出发展绿色航空制造业是应对气候变化、实现航空产业可持续发展的必然要求。其中轻量化材料是绿色航空发展的关键核心技术之一。目前波音787、空客A350客机、C919客机大量使用碳纤维复合材料，实现减重和节能减排。和碳纤维相比，石墨烯和碳化钛（Ti3C2Tx）等二维纳米材料具有更加优异的力学和电学性能，是未来替代碳纤维实现绿色航空目标的理想材料。如何将二维纳米材料优异的本征性能在宏观组装体中实现是该领域亟待解决的关键科学问题。

程群峰教授团队长期致力于仿生纳米复合材料的研究，取得了一系列重要研究进展。通过向自然学习，程群峰教授团队发展了纳米复合材料的绿色仿生构筑策略，发明了有序化学交联及其协同作用策略，创制了高强导电轻量化功能纳米复合材料。程群峰教授提出了纳米限域组装策略，通过纳米限域水辅助二维纳米材料组装，消除了毛细收缩导致二维纳米材料的褶皱，解决了湿化学法组装二维纳米材料结构不致密，取向度低的关键科学问题，实现了面内各向同性纳米复合材料力学性能的突破，拉伸强度高达1.87 GPa, 杨氏模量高达98.7 GPa，高于目前文献报道室温下制备的其他石墨烯薄膜，该策略有效降低了高性能纳米复合材料的制造能耗，实现了绿色低碳制造。同时构筑的纳米复合材料具有优异的电化学性能，高于目前文献报道的其他石墨烯基电极材料。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adj3549

中国科大苏州高研院为论文主要通讯单位。

（纳米科学技术学院、科研部）