二维材料家族涵盖了绝缘体、半导体、金属和超导体，并展现出许多不同于三维材料的独特物性。将二维材料组装为其宏观体是制备高性能多功能宏观材料的一种新思路。目前二维材料宏观体的常见制备方法是湿法组装，即以低浓度分散液为前驱体制备固态材料。然而，在向固态材料转变的干燥过程中，二维宏观材料不可避免地出现显著的各向异性剧烈收缩，从而导致组装结构的低尺寸精度问题。这一“加工精度困境”限制了二维宏观组装材料结构的精确控制以及性能进一步提升。
在传统金属制造中，其精细结构的构筑往往通过塑性加工实现：金属粉末原料通常预先被加工成板状、管状等坯料，再通过辊压、模压、挤出成型等塑性加工工艺，将固态原材料直接制备成具有特定形状或结构的产品。这为解决二维材料湿法组装加工精度低的问题提供了有益的借鉴思路：将湿法组装的氧化石墨烯宏观材料作为高浓度的固态原材料，利用塑性再加工方法实现表面精细立体结构、阵列结构或图案化结构的精确构筑。
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工作亮点
浙江大学高分子系高超教授（共同通讯）、许震研究员（共同通讯）团队选取氧化石墨烯为实验模型，揭示了二维氧化石墨烯近固态的弹塑性转变特征，总结了二维材料的塑性行为，提出了以氧化石墨烯为代表的二维材料的精密塑化再加工策略，实现了宏观组装材料表面立体结构的精细构筑，拓展了二维宏观材料的应用前景。相关成果以“Hydroplastic Micro-molding of Two-dimensional Sheets”发表在Advanced Materials (Adv.Mater. 2021,2008116)。论文的第一作者为博士后郭凡，现工作单位为南京理工大学化工学院。论文得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金的等相关经费的支持。
具体研究内容要点如下：
揭示了二维材料层间距与力学行为的对应关系，明确了二维材料的近固态弹塑性转变。随着层间距的增大，层间相互作用快速衰减，片层间的相对运动被激活，其宏观组装材料在拉伸、弯曲和剪切条件下均表现出显著的塑性变形。
提出了二维宏观材料的高精度再加工方法，实现了宏观材料表面立体结构的精细构筑，最小加工精度可达400 nm,促进了宏观材料在离子传输、光热转化等方面的功能化应用。
