电子元件集成度的快速提升对器件热管理提出了更高的要求。石墨烯凭借其出色的导热性能成为备受关注的材料之一。目前制备高热导率石墨烯厚膜的主流方法是将氧化石墨烯组装成膜再还原，尽管前人的研究取得了突出成效，但截止目前仍未能完全理解石墨烯膜内部缺陷结构对热导率的具体影响机制，这将限制热导率的进一步提升，达到或超过1500 W·m^-1·K^-1。在氧化石墨烯膜的热还原过程中，不可避免地会形成一些孔洞结构，通过降低整体密度的方式降低热导率。热扩散系数作为决定热导率大小的另一因素，孔洞对其影响因素却尚未被研究过。在这里，我们定义了包含孔洞的石墨烯膜材料特有的本征热扩散系数，并通过多种电子显微学方法、热扩散系数的测试和有限元模拟，详细研究了石墨烯厚膜的本征热扩散系数与微观结构之间的关联。我们旨在阐明孔洞对热扩散系数以及热导率的影响方式和作用机制。研究结果揭示了不同尺寸和数量的孔洞对热扩散系数的影响，发现密集小孔洞结构可使热扩散系数降低39.4%，而同等面积的单一大孔洞结构对热扩散系数的降低仅约16.1%。通过三维重构获得的统计结论也与计算结果完全匹配。其内在机制是密集小孔洞结构的存在对原有传热路径的破坏更为严重，而单一大孔洞结构的这一作用则相对较弱，只是降低了整体密度从而降低热导率。此外，研究发现面外结晶性对热扩散系数有显著影响，进一步增进了对影响热扩散系数的微观机理的认识。通过阐明这些机制，我们的研究加深了对石墨烯厚膜微观结构与热学性能关联的理解，为生产超高热导率的石墨烯厚膜提供了重要信息，也为下一代电子器件热管理解决方案提供了有效策略。

提升钴酸锂(LCO)正极的充电截止电压是提高锂离子电池(LIBs)能量密度的直接策略。然而，高电压下正极-电解质界面相(CEI)的不稳定性严重制约了高能量密度LIBs的发展。因此，本研究利用无碳酸乙烯酯(EC)的电解液设计，通过构建兼具化学稳定性与机械强度的氟/硼复合CEI以提升界面稳定性。采用碳酸丙烯酯(PC)及氟代碳酸乙烯酯(FEC)作为溶剂，增强电解液的抗氧化稳定性，促进CEI中氟化锂(LiF)组分的生成，提升其机械强度。同时，引入双草酸硼酸锂(LiBOB)添加剂，在CEI中形成含硼交联聚合物(LiB_xO_y)组分，以其柔性结构特征弥补LiF层的不足之处。最终，构建出具有富无机相(LiF和Li₂C₂O₄)嵌入含硼类聚合物(LiB_xO_y)基体结构的刚柔并济CEI。这种CEI其兼具结构致密性、良好的机械稳定性与电化学稳定性等优点，有效抑制高电压下LCO的界面副反应及不可逆结构退化。实验结果表明，无EC的PC基电解液使LCO正极在4.6 V高截止电压下展现出优异的电化学性能，0.5C倍率循环200次后容量保持率达82%。此外，石墨||LCO全电池在4.5 V截止电压下表现出显著提升的循环稳定性，并实现−40 – 80 ℃宽温域范围内的稳定运行，验证了该优化电解液衍生的刚柔并济CEI的有效性。本研究突破传统EC基电解液设计范式，为开发高性能、宽温域及可持续PC基电解液提供了新思路。

电催化二氧化碳(CO₂)还原被认为是将CO₂转化为可再生能源产品的一种有前途的方法。开发性能优异的电催化剂高效完成这一重要反应是关键。镍基催化剂广泛应用于电催化CO₂还原研究，但是，镍纳米颗粒经常表现较差的催化性能。在本文中，通过在氮气气氛中高温热解镍基金属有机骨架(MOF)、尿素和炭黑混合物，获得了镍纳米颗粒负载于多孔碳氮中的催化材料(Ni_NPs-NC)。有趣的是，Ni_NPs-NC在H型和流动相电池中都表现出优异的CO₂电还原性能。在H型电解池和−0.67 – −1.07 V vs. RHE (可逆氢电极)电位窗口内，Ni_NPs-NC催化CO₂还原为CO的法拉第效率大于90%，其中，在−0.87 V vs. RHE时，CO的法拉第效率约为100%。在流动相电解池和−0.50 – −0.70 V vs. RHE电位窗口内，Ni_NPs-NC催化CO₂还原为CO的选择性大于95%。电化学阻抗谱图和塔菲尔斜率表征显示，Ni_NPs-NC的高催化活性归因于其在催化过程中的快速电荷转移。本文提供了一种制备高效CO₂电还原催化剂的方法。

当前高分子材料与工程专业本科生存在基础不扎实、创新能力不足、发展潜力未得到充分挖掘的问题。华南理工大学在高分子材料与工程专业2017版本科培养方案修订中，大幅提高“物理化学”“有机化学”等基础课程课时，优化实践环节和增加特色课程，构建了具有“厚基础、强能力、深潜质”特色的一流本科人才培养方案。结合工程教育认证要求及七年来的实践经验，我们还对培养方案进行了持续改进，在人才培养和专业建设方面取得显著成效。本文简要介绍该方案的修订和实践成效。

开发膜厚不敏感型阴极界面材料是当前有机太阳能电池(OSCs)研究的重点和难点之一。在本研究中，我们设计并合成了一种低成本的氰基修饰的苝二酰亚胺衍生物PDINBrCN作为阴极界面层材料，PDINBrCN表现出良好的加工性和调节电极功函数的能力，当用作D18:L8-BO器件中的阴极界面层时，PDINBrCN在10 nm的膜厚度下实现了18.83%的光电转换效率(PCE)，即使当膜厚度增加到50 nm时，器件仍然保持17.90%的PCE。因此，PDINBrCN有望成为一种高效、低成本的阴极界面层材料。