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1. 研究目的与意义（文献综述）
材料作为当今世界文明的三大支柱之一，是人类进行生产生活必不可少的基础，在人类文明发展史上具有不可替代的作用。无论是能源，还是信息产业的发展，都与材料息息相关，特别是在高速发展的现代社会中，大到航空航天，小到日常用品，对新型材料的需求日渐加剧，传统的材料难以跟进时代步伐而不断被淘汰，因此开发新型材料，抢占专利优先权成为各国政府高度重视的焦点[1]。
石墨烯作为一种新型的二维碳纳米材料，由碳原子按照正六边形紧密地单层排列而成[2]，于英国曼彻斯特大学andre geim 和konstantin novoselov 的研究[3]证明单层的石墨烯确实存在。他们使用机械剥离法从石墨中制备出石墨烯，并进一步观察到其特异的物理化学性质，如超高的电导率、优异的热传导性、极大的比表面积和良好的透光率与机械性能[4]。这使得其在超级电容器，散热组件，柔性材料，海水淡化等众多领域展现出巨大的应用前景，因而受到各界学者的广泛关注。但在众多针对石墨烯材料的研究中发现，存在于二维石墨烯片层间的π－π键和范德华力的作用会导致石墨烯片层出现严重的团聚与堆叠现象[5]，从而使得石墨烯的众多优异性能如导电性，吸附性无法得到充分发挥，制约了其进一步的发展与应用普及。为解决这一问题，通过设计特定的结构支撑将二维石墨烯材料转变为三维结构的这一思路脱颖而出。
依此构建出的三维石墨烯基材料通过组装二维石墨烯微纳单元实现在宏观尺度上将二维石墨烯的优异性能最大化地拓展与延续。同时，由于三维石墨烯基材料兼具多孔网状结构骨架的特征，为其赋予了超轻质密度，良好的力学可压缩性，较低的导热性，高吸附性等[6]，进一步拓宽了三维石墨烯基材料在智能传感器件，隔热材料，储能元件等领域的应用。作为基底材料，石墨烯基还可以搭载其它功能组件，如纳米金属颗粒，生物药剂等发掘出更广阔的应用市场[7]。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 基本内容
材料制备：制备氧化石墨烯和蚕丝蛋白纤维，通过调配氧化石墨烯与蚕丝生物蛋白纤维的比例得到3d打印生物墨水，使用3d打印技术成型具有仿生功能的气凝胶器件。
材料表征：对气凝胶器件使用sem、tem、xrd、ftir、raman、tg-dsc、xps等仪器对其进行形貌、结构和性能的表征，评估应用前景。
3. 研究计划与安排
第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。
第4-9周：按照设计方案，制备氧化石墨烯和蚕丝蛋白溶液，并配制可3d打印的生物墨水。
第10-12周：表征气凝胶材料的结构和性能。
4. 参考文献（12篇以上）
[1]田民波. 材料学概论 [m]. 北京: 清华大学出版社, 2015: 2-17.
[2]nair r r, blake p,grigorenko a n, et al. fine structure constant defines visual transparency ofgraphene [j]. science, 2008, 320(5881): 1308-1308.
[3]geim a, novoselov k. therise of graphene [j]. nature materials, 2007, 6(3): 183-191.
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