朱宏偉，男，1974年生于遼寧。現為清華大學材料學院教授，博士生導師。從事納米材料制備、結構表征和性能研究。近年來承擔國家重點基礎研究發展計劃、國家自然科學基金、北京市科技計劃重大項目、教育部博士點基金等項目。曾獲國家自然科學二等獎和教育部自然科學一、二等獎。出版學術著作2部，在Science, Adv. Mater., Nano Lett., Energy Environ. Sci.和NPG Asia Mater.等期刊上發表論文200余篇。
教育及工作經歷：
1993年：考入清華大學機械工程系。
1998年6月：清華大學，獲學士學位（機械工程），同年9月直讀博士。
2003年7月：清華大學，獲博士學位（材料加工工程）。
2003年8月至2004年8月：日本産業技術総合研究所，博士后（日本）。
2004年8月至2008年3月：University of Delaware/Louisiana State University (USA)，博士后（美國）。
2008-2009 清華大學，副教授。
2009- 至今 清華大學，教授。
1、工程材料（20120103）；
2、實驗室科研探究課（第90單元）：單原子層二維碳晶體-石墨烯。
2016~2017秋季學期：工程材料，36學時（本科生）
2016~2017秋季學期：實驗室科研探究(第90單元)，16學時（本科生）
2015~2016春季學期：工程材料，36學時（本科生）
2015~2016春季學期：微納米科學與技術，15學時（研究生）
2015~2016春季學期：實驗室科研探究(第90單元)，16學時（本科生）
2015~2016春季學期：現代材料加工(第7章+實驗)，6學時（研究生）
2015~2016春季學期：力學與工程科學前沿，3學時（本科生，錢學森班）
2015~2016秋季學期：工程材料，36學時（本科生）
2015~2016秋季學期：實驗室科研探究(第90單元)，16學時（本科生）
2014~2015春季學期：工程材料，48學時（本科生）
2014~2015春季學期：實驗室科研探究(第90單元)，16學時（本科生）
2014~2015春季學期：微納米科學與技術，15學時（研究生）
2014~2015春季學期：現代材料加工(第7章+實驗)，6學時（研究生）
2014~2015春季學期：力學與工程科學前沿，3學時（本科生，錢學森班）
2014~2015秋季學期：實驗室科研探究(第90單元)，16學時（本科生）
2014~2015秋季學期：微納米科學前沿講座，2學時（研究生）
2013~2014春季學期：微納米科學與技術，15時（研究生）
2013~2014春季學期：工程材料，32學時（本科生）
2013~2014春季學期：實驗室科研探究(第90單元)，16學時（本科生）
2013~2014春季學期：現代材料加工(第7章+實驗)，6學時（研究生）
2013~2014春季學期：微納米科學前沿講座，2學時（研究生）
2013~2014秋季學期：工程材料基礎，48學時（本科生）
2013~2014秋季學期：實驗室科研探究(第90單元)，16學時（本科生）
2012~2013春季學期：微納米科學與技術，12學時（研究生）
2012~2013春季學期：工程材料，48學時（本科生）
2012~2013春季學期：實驗室科研探究(第90單元)，16學時（本科生）
2012~2013春季學期：現代材料加工(第6章+實驗)，6學時（研究生）
2012~2013秋季學期：工程材料基礎，48學時（本科生）
2012~2013秋季學期：實驗室科研探究(第90單元)，16學時（本科生）
2011~2012春季學期：工程材料，48學時（本科生）
2011~2012春季學期：實驗室科研探究(第90單元)，16學時（本科生）
2011~2012春季學期：現代材料加工(第6章+實驗)，6學時（研究生）
2011~2012春季學期：力學與工程科學前沿，3學時（本科生，錢學森班）
2011~2012秋季學期：工程材料，48學時（本科生）
2011~2012秋季學期：實驗室科研探究(第90單元)，16學時（本科生）
2010~2011春季學期：工程材料，48學時（本科生）
2010~2011春季學期：實驗室科研探究(第90單元)，16學時（本科生）
2010~2011春季學期：現代材料加工(第6章+實驗)，6學時（研究生）
2010~2011秋季學期：工程材料，48學時（本科生）
2010~2011秋季學期：實驗室科研探究(第90單元)，16學時（本科生）
2010~2011秋季學期：材料系列加工實驗，7x4學時（本科生）
2009~2010春季學期：實驗室科研探究(第90單元)，16學時（本科生）
2009~2010春季學期：現代材料加工(第6章+實驗)，6學時（研究生）
2009~2010秋季學期：工程材料，48學時（本科生）
培養研究生情況：
先指導博士后3名，博士生：10名。碩士生：2名，本科生：5名。
已畢業博士生：12名。 碩士生：7名 ，本科生：16名，聯合培養碩士：4名。
教學成果：
1、主講的《工程材料》獲得國家精品課。工程材料是一門面向材料/機械類專業本科生的重要技術基礎課。闡述金屬的結構、結晶、塑性變形、鋼的熱處理、合金化，及工業用鋼、鑄鐵、有色金屬及其合金、高分子材料、陶瓷材料、復合材料、功能材料等常用工程材料的性能和工程應用。闡明典型機器零件的失效、材料的選擇和加工工藝路線制定。
2、主講的《實驗室科研探究》第90單元 獲得國家精品課 。
本單元結合實驗室科研成果及國內外最新進展，介紹石墨烯的合成方法、結構和性能特點，向學生展示石墨烯薄膜氣相沉積制備工藝過程。
招生招聘：
博士生和碩士生
| 專業 | 材料科學與工程 |
| 研究方向 | 1. 納米材料制備、表征 2. 材料計算 |
| 招生要求 | 具有材料、化學、物理等相關學科背景，具有踏實的工作態度、探索未知事物的好奇心、不懼失敗和困難的創新精神和200%的執行力；具有扎實的專業基礎知識、較強的責任心和團隊協作能力。申請程序詳見清華大學研究生招生網：http://yz.tsinghua.edu.cn。 |
博士后
| 崗位職責 | 1. 納米材料（納米管/線、 二維材料、量子點等）高質量可控制備； 2. 可見光-紅外-太赫茲光電器件； 3. 新型環境（水處理、空氣凈化）膜材料； 4. 柔性傳感器設計、制造與評測 |
| 研究方向 | 1. 材料制備、結構與性能表征； 2. 材料生長及力學、電學、光學、熱學計算模擬； 3. 器件與電子電路設計、無線通信、信號處理等 |
| 招聘要求 | 具有較強的科研能力和創新意識，及材料、化學、物理、電子等相關學科背景；具有扎實的專業基礎知識和實踐技能，及較強的責任心和團隊協作能力。申請程序詳見清華大學博士后網：http://postdoctor.tsinghua.edu.cn。 |
| 聯系方式 | hongweizhu@tsinghua.edu.cn |
從事碳納米管和石墨烯的前沿研究。
納米材料多維多尺度制備
納米材料宏觀結構推動了其多維多尺度性能的研究，未來發展趨勢之一是實現納米材料的連續化和一體化。立足于材料學科背景，我們探求石墨烯、碳納米管等低維材料的可控合成方法，開發一維（超強導電連續纖維）、二維（大面積薄膜、網絡編織結構）和三維（納米海綿、陣列）宏觀體，從熱力學和動力學上揭示其生長規律，為規則結構的連續制備和大尺度單晶生長奠定基礎。
原子級別結構表征與生長機制
深入理解納米材料的生長行為對其結構控制至關重要。例如，實現石墨烯形核、長大過程的控制是獲得大尺寸單晶疇和連續薄膜的關鍵。現有化學氣相沉積法仍然無法解決隨機多點形核的問題，造成薄膜連續性差并呈現多晶特性。我們在原子尺度對碳納米管和石墨烯進行結構表征。通過解析碳納米管和石墨烯形核點，闡明微觀生長機制，提出碳納米管手性控制模型和方案及石墨烯大尺寸晶疇的生長策略。
復合材料與異質結構
碳/碳復合結構: 組成及結構上的密切聯系，使納米碳材料在研究方法上具有諸多相通之處。例如，碳納米管與石墨烯的界面受結合方式（如排列取向）的控制；二者的界面具有可操控的傳輸特性。將碳納米管和石墨烯有機結合可充分發揮互補性，獲得具有全新功能的碳基復合結構。 納米海綿/聚合物基復合材料: 納米海綿是一種各向同性的多孔材料，具有獨特的“鉸接”式三維骨架結構。將聚合物灌入其多級孔隙中可直接獲得具有優異界面的復合材料，在機電傳感、吸能減振、隔音防噪、隔熱屏蔽等領域具有應用價值。
能量轉換與存儲
石墨烯和碳納米管等低維材料具有優異的面間或軸向載流子輸運性能。高比表面積可形成更多的界面和空間電場，利于載流子的分離和傳輸。在能帶結構匹配的條件下同半導體可構建異質結光電器件。我們重點開發納米材料在新能源領域的應用技術：i) 光電應用：基于碳/金屬、碳/半導體異質結，發揮納米碳材料的透光性、導電性、易于摻雜改性等特點及光電轉換特性，研制新型異質結太陽能電池和光電探測器。ii) 能量存儲：實現高性能電極材料在高分子、陶瓷和金屬等基底上的原位沉積與組裝，發展全固態柔性儲能器件。
傳感器與可穿戴電子
采用薄膜和軟材料對物理、化學信號進行小尺度精確探測蘊含諸多關鍵科學與技術問題。以柔性傳感器的一體化設計與功能集成為目標，基于堆疊多晶裂化的傳感機制，構建了一類多功能傳感材料與結構，對多種微信號（包括變形、振動、壓力、氣氛、聲/光/熱等）進行收集、識別和傳輸�；蛴糜诒O測和掃描生命體的生理狀態，在移動健康可穿戴設備上開發潛在應用。
應變傳感：探測微變形、肢體運動、表情、脈搏、呼吸、溫度、流量等物理量。
化學傳感：探測液體、氣體、污染物、濕度、離子等化學量。
生物傳感：探測組織、細胞、生物分子、蛋白質等生物量。
環境材料與應用
環境與能源密切相關。輕質、多孔、高比表面積的納米材料可用于高效吸附、過濾和分離。同傳統材料相比，石墨烯和碳納米管具有更快的平衡速率、更好的選擇性、更高的吸附量。針對滲透膜和納米海綿/泡沫吸附/分離/過濾材料的基礎問題和關鍵技術開展研究，利用石墨烯和碳納米管獨特的維度結構特點，及輕質、柔性、表面特性可控等性能特點，用于固體顆粒、分子、離子、有機物等的選擇性吸附和分離，探索其在污水凈化、脫鹽（海水淡化）、空氣凈化（PM2.5監測）等領域的潛在應用。
承擔科研項目情況：
曾主持或參加科研項目多項。
科研成果：
碳納米管宏觀體的研究. 吳德海, 朱宏偉, 韋進全, 曹安源, 張先鋒. 清華大學, 2006.
1．Direct synthesis of long single-walled carbon nanotube strands, US 7615204
國內發明專利：
| 專利名稱 | 發明人 | 申請人 | 來源數據 | 申請日 | 公開日 | |
| 1 | 一種基于液相法制備二維納米材料薄膜的方法 (2015106705759) | 朱宏偉;李昕明;楊堯;王昆林 | 清華大學 | 中國專利 | 2015-10-13 | 2016-01-06 |
| 2 | 一種石墨烯柔性傳感器及其制造方法 (2015102598743) | 朱宏偉;楊婷婷;鄭泉水;姜欣;何藝佳;王穩 | 清華大學 | 中國專利 | 2015-05-20 | 2015-09-30 |
| 3 | 一種流量傳感器裝置 | 朱宏偉;楊婷婷;何藝佳;鄭泉水 | 清華大學 | 中國專利 | 2015-05-20 | 2016-01-27 |
| 4 | 一種流量傳感器 | 朱宏偉;楊婷婷;何藝佳;鄭泉水 | 清華大學 | 中國專利 | 2015-05-20 | 2016-01-27 |
| 5 | 一種壓阻式真空計及其制造方法 | 朱宏偉;楊婷婷;鄭泉水 | 清華大學 | 中國專利 | 2015-05-20 | 2015-08-05 |
| 6 | 一種復合脫鹽膜及其制備方法和應用 (2015100412523) | 朱宏偉;孫鵬展;王昆林 | 清華大學 | 中國專利 | 2015-01-27 | 2015-05-13 |
| 7 | 一種壓阻式真空計 | 朱宏偉;楊婷婷;李雪松;鄭泉水 | 清華大學 | 中國專利 | 2015-05-20 | 2015-09-30 |
| 8 | 一種采用編織網狀結構的水溫傳感器件 (2015109647153) | 朱宏偉 | 清華大學 | 中國專利 | 2015 | 2015 |
| 9 | 石墨烯/碳納米管復合薄膜的原位制備方法 (2009102184827) | 朱宏偉;李春艷;李虓;李昕明;韋進全;王昆林;吳德海 | 清華大學 | 中國專利 | 2009-10-22 | 2010-04-21 |
| 10 | 一種直接合成超長連續單壁碳納米管的工藝方法，ZL02100684.9 | 朱宏偉;徐才錄;吳德海;魏秉慶;P·M·阿加亞 | 清華大學 | 中國專利 | 2002-02-22 | 2002-08-28 |
| 11 | 一種流量傳感器裝置及其制造方法 (2015102599089) | 朱宏偉;楊婷婷;何藝佳;鄭泉水 | 清華大學 | 中國專利 | 2015-05-20 | 2015-11-18 |
| 12 | 一種流量傳感器及其制造方法 | 朱宏偉;楊婷婷;何藝佳;鄭泉水 | 清華大學 | 中國專利 | 2015-05-20 | 2015-11-11 |
| 13 | 制備石墨烯管與石墨烯條帶的方法 | 李虓;朱宏偉;韋進全;王昆林;李禎;程曜;吳德海 | 清華大學 | 中國專利 | 2012-04-16 | 2012-08-22 |
| 14 | 一種石墨烯與非晶碳復合薄膜的制備方法 | 李虓;朱宏偉;韋進全;王昆林;李春艷;李昕明;李禎;吳德海 | 清華大學 | 中國專利 | 2010-04-21 | 2010-09-15 |
| 15 | 一種石墨烯與還原氧化石墨烯復合薄膜的制備方法 (2013100785394)
|
孫鵬展;朱宏偉;朱淼;王昆林;韋進全;吳德海 | 清華大學 | 中國專利 | 2013-03-12 | |
| 16 | 一種氧化石墨烯與氧化鈦層狀復合薄膜的制備方法 | 孫鵬展;朱宏偉;王昆林;韋進全;吳德海 | 清華大學 | 中國專利 | 2012-05-25 | 2012-10-03 |
| 17 | 一種基于石墨烯/硅肖特基結的光伏電池及其制備方法 (2009102195304) | 李昕明;朱宏偉;王昆林;韋進全;李春艷;賈怡;李禎;李虓;吳德海 | 清華大學 | 中國專利 | 2009-12-16 | 2010-07-07 |
| 18 | 一種大面積的超薄碳納米管膜及其制備工藝 ZL200510123986.25． | 韋進全;朱宏偉;賈怡;魏秉慶;王志誠;王昆林;駱建彬;劉文今;鄭明新;吳德海 | 清華大學;美國路易斯安娜州立大學 | 中國專利 | 2005-11-25 | 2006-07-19 |
| 19 | 一種碳納米管燈絲及其制備方法 ZL200310103042.X | 韋進全;朱宏偉;張先鋒;李延輝;丁俊;吳德海;魏秉慶 | 清華大學 | 中國專利 | 2003-10-31 | 2004-10-27 |
| 20 | 一種高能電池的活性材料 | 郝東暉;朱宏偉;張先鋒;李延輝;吳德海 | 清華大學 | 中國專利 | 2002-10-11 | 2003-03-19 |
| 21 | 水保護電弧法合成多壁碳納米管裝置 ZL021236445 |
李雪松;朱宏偉;徐才錄;吳德海 | 清華大學 | 中國專利 | 2002-07-05 | 2003-01-15 |
| 22 | 基于二維材料的雜化分級結構敏感薄膜傳感器件制備方法 | 謝丹;李嫻;徐建龍;戴睿軒;趙遠帆;王靖;向蘭;朱淼;朱宏偉;蔣亞東 | 清華大學 | 中國專利 | 2015-01-23 | 2015-05-06 |
| 23 | 基于有機聚合物的多層減反膜混合太陽能電池及制備方法 | 謝丹;趙遠帆;徐建龍;苗宇;朱淼;李昕明;朱宏偉 | 清華大學 | 中國專利 | 2014-11-28 | 2015-04-08 |
| 24 | 有機鐵電柵石墨烯柔性存儲器件及其制造方法 | 謝丹;孫翊淋;徐建龍;張丞;張小穩;李嫻;趙遠帆;朱宏偉 | 清華大學 | 中國專利 | 2015-01-23 | 2015-05-13 |
| 25 | 高介電常數柵介質復合溝道場效應晶體管及其制備方法 | 謝丹;張丞;徐建龍;孫翊淋;張小穩;趙遠帆;李曉;李昕明;朱宏偉 | 清華大學 | 中國專利 | 2015-03-26 | 2015-07-08 |
| 26 | 納米電容器及其制備方法 | 郭寧;韋進全;王宇航;趙克寒;石曉蘭;張留碗;賈怡;孫歡歡;朱宏偉;王昆林;吳德海 | 清華大學 | 中國專利 | 2013-04-24 | 2013-10-02 |
| 27 | 一種碳納米管/聚吡咯復合海綿及其制備方法 | 李培旭;曹安源;韋進全;朱宏偉;王昆林;吳德海 | 清華大學 | 中國專利 | 2013-08-23 | 2013-12-18 |
| 28 | 一種碳納米管-硅薄膜疊層太陽能電池及其制備方法 | 韋進全;王紅光;白曦;賈怡;朱宏偉;王昆林;吳德海 | 清華大學 | 中國專利 | 2011-12-13 | 2012-05-02 |
| 29 | 碳基透明電極/鐵酸鉍光伏器件及其制備方法 | 謝丹;武瀟;臧永圓;任天令;陳昱;馮婷婷;李虓;朱宏偉 | 清華大學 | 中國專利 | 2012-07-17 | 2012-10-31 |
| 30 | 一種碳納米管-硅異質結太陽能電池及其制作方法 | 王紅光;韋進全;白曦;賈怡;李培旭;朱宏偉;王昆林;吳德海 | 清華大學 | 中國專利 | 2011-10-17 | 2012-03-07 |
| 31 | 一種石墨烯/硅柱陣列肖特基結光伏電池及其制造方法 | 謝丹;馮婷婷;任天令;宋睿;田禾;李虓;吳德海;朱宏偉 | 清華大學 | 中國專利 | 2011-07-29 | 2011-11-23 |
| 32 | 基于仿生蛾眼半導體異質結太陽能電池及其制造方法 | 謝丹;馮婷婷;任天令;宋睿;田禾;李虓;吳德海;朱宏偉 | 清華大學 | 中國專利 | 2011-07-29 | 2011-11-30 |
| 33 | 一種三維碳納米管納米復合催化劑及其制備方法和應用 | 曹安源;李紅變;桂許春;韋進全;王昆林;朱宏偉;吳德海 | 北京大學;清華大學 | 中國專利 | 2011-05-27 | 2011-12-28 |
| 34 | 基于硅線陣列摻磷的芯殼型結構太陽能電池及其制備方法 | 郭寧;韋進全;許穎;舒勤科;宋爽;勾憲芳;于曉明;馮維希;朱宏偉;王昆林;吳德海 | 清華大學 | 中國專利 | 2010-07-09 | 2011-01-19 |
| 35 | 一種帶有酸溶液的碳納米管-硅構成的太陽能電池 | 賈怡;韋進全;白曦;曹安源;舒勤科;朱宏偉;王昆林;桂許春;李禎;李培旭;郭寧;莊大明;張弓;劉文今;駱建彬;王志誠;吳德海 | 清華大學 | 中國專利 | 2010-07-30 | 2011-01-19 |
| 36 | 一種碳納米管綿及其制備方法 | 桂許春;韋進全;王昆林;曹安源;朱宏偉;吳德海 | 清華大學 | 中國專利 | 2009-07-14 | 2009-12-23 |
| 37 | 一種異質結和光電化學混合太陽能電池 (2009100937367) | 舒勤科;韋進全;王昆林;朱宏偉;李禎;賈怡;桂許春;郭寧;李昕明;馬超然;吳德海 | 清華大學 | 中國專利 | 2009-10-16 | 2010-04-14 |
| 38 | 一種直接合成超長連續單壁碳納米管的工藝方法(ZL021006849) | 朱宏偉 | 清華大學 | 中國專利 | 2009-10-16 | 2010-04-14 |
| 39 | 一種碳納米管柔性光敏器件及其制備方法 | 謝丹;戴睿軒;徐建龍;李嫻;孫翊淋;張小穩;張丞;楊埔;滕長久;李志鑫;朱宏偉 | 清華大學 | 中國專利 | 2015-05-21 | 2015-11-18 |
已在Science、Nano Letters、Advanced Materials、Small等期刊上發表論文70余篇，近5年被他引1000余次；出版學術著作2部。
出版專著：
1、《碳納米管》， 朱宏偉, 吳德海, 徐才錄. 機械工業出版社，2003
2、 《石墨烯: 結構、制備方法與性能表征》， 朱宏偉, 徐志平, 謝丹，清華大學出版社, 2011.
發表論文：
2016年
1. P. Z. Sun, K. L. Wang, H. W. Zhu*. Recent developments in graphene-based membranes: structure, mass transport mechanism and potential applications. Adv. Mater., 2016, 28 (12): 2287–2310.
2. T. T. Yang#, X. M. Li#, X. Jiang, S. Y. Lin, J. C. Lao, J. D. Shi, Z. Zhen, Z. H. Li*, H. W. Zhu*. Structural engineering of gold thin films with channel cracks for ultrasensitive strain sensing. Mater. Horiz., 2016, 3, 248-255.
3. P. Z. Sun, R. Z. Ma*, W. Ma, J. H. Wu, K. L. Wang, T. Sasaki, H. W. Zhu*. Highly selective charge-guided ion transport through a hybrid membrane consisting of anionic graphene oxide and cationic hydroxide nanosheet superlattice units. NPG Asia Mater., 2016, 8, e259.
4. X. M. Li#, T. T. Yang#, Y. Yang#, J. Zhu, L. Li, F. E. Alam, K. L. Wang, H. Y. Chen, C. T. Lin*, Y. Fang*, H. W. Zhu*. Large-area ultrathin graphene films by single-step Marangoni self-assembly for highly sensitive strain sensing application. Adv. Funct. Mater., 2016, 26 (9): 1322-1329 .
5. J. D. Shi, X. M. Li*, H. Y. Cheng, Z. J. Liu, L. Y. Zhao, T. T. Yang, Z. H. Dai, Z. G. Cheng, E. Z. Shi, L. Yang, Z. Zhang, A. Y. Cao, H. W. Zhu*, Y. Fang*. Graphene reinforced carbon nanotube networks for wearable strain sensors. Adv. Funct. Mater., 2016, 26 (13): 2078-2084.
6. X. M. Li#, M. Zhu#, M. D. Du, Z. Lv, L. Zhang, Y. C. Li, Y. Yang, T. T. Yang, X. Li, K. L. Wang, H. W. Zhu*, Y. Fang*. High detectivity graphene-silicon heterojunction photodetector. Small, 2016, 12 (5): 595-601.
7. X. Li, L. Zhang, X. B. Zang, X. M. Li, H. W. Zhu*. Photo-promoted platinum nanoparticles decorated MoS2@graphene woven fabric catalyst for efficient hydrogen generation. ACS Appl. Mater. Inter., 2016, 8 (17): 10866-10873.
8. Q. Chen, S. J. Xiao, R. J. Zhang, F. M. Guo, K. L. Wang, H. W. Zhu*. Spindle-like hierarchical carbon structure grown from polyhydroxyalkanoate/ferrocene/chloroform precursor. Carbon, 2016, 103: 346-351.
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31. H. W. Zhu, C. L. Xu, D. H. Wu, B. Q. Wei, R. Vajtai, P. M. Ajayan. Direct synthesis of long single-walled carbon nanotube strands. Science, 2002, 296 (5569): 884-886.
32. H. W. Zhu, B. Jiang, C. L. Xu, D. H. Wu. Long super-bundles of single-walled carbon nanotubes. Chem. Commun., 2002, 17: 1858-1859.
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會議論文：
1 基于石墨烯網狀薄膜的可任意變形的全固態超級電容器 臧曉蓓; 朱宏偉 中國化學會第29屆學術年會 中國會議 2014-08-04
2 硒化鎘納米帶與碳納米管/石墨烯的肖特基太陽能電池 張魯輝; 賈怡; 王珊珊; 李禎; 季春燕; 韋進全; 朱宏偉; 王昆林; 吳德海; 師恩政; 方英; 曹安源 2011中國材料研討會 中國會議 2011-05-17
3 室溫下氫氣在定向碳納米管陣列中吸附 朱宏偉; 曹安源; 李雪松; 徐才錄; 毛宗強; 梁吉; 吳德海 中國太陽能學會2001年學術會議 中國會議 2001-10
4 納米碳管經高溫處理后在室溫、中等壓力下儲氫 李雪松; 朱宏偉; 慈立杰; 徐才錄; 毛宗強; 魏秉慶; 梁吉; 吳德海 中國太陽能學會2001年學術會議 中國會議 2001-10
5 室溫下氫氣在定向碳納米管陣列中的吸附 朱宏偉; 曹安源; 李雪松; 徐才錄; 毛宗強; 梁吉; 吳德海 第三屆全國氫能學術會議 中國會議 2001-04
6 納米碳管經高溫處理后在室溫,中等壓力下儲氫 李雪松; 朱宏偉; 慈立杰; 徐才錄; 毛宗強; 魏秉慶; 梁吉; 吳德海 第三屆全國氫能學術會議 中國會議 2001-04
學術交流：
1 中國化學會第29屆學術年會 中國會議 2014-08-04
2 2011中國材料研討會 中國會議 2011-05-17
3 中國太陽能學會2001年學術會議 中國會議 2001-10
4 第三屆全國氫能學術會議 中國會議 2001-04
榮譽獎勵：
1．2015年度高等學校科學研究優秀成果獎（科學技術） 獲自然科學獎二等獎1項。
2．2008年入選教育部“新世紀優秀人才支持計劃”。
3．2006年獲國家自然科學二等獎（第2完成人）。
4．2005年獲教育部國家科學技術獎自然科學一等獎（第2完成人）。
5．2005年獲全國優秀博士論文。
在材料的沃土上勤耕不輟
——記清華大學材料學院教授朱宏偉
作為碳元素家族的新貴，石墨烯自2004年誕生以來就成為了“神奇材料”的代名詞。它是目前自然界最薄、強度最高的材料，斷裂強度比最好的鋼材還要高200倍。同時它又有很好的彈性，拉伸幅度能達到自身尺寸的20%，被稱為“新材料之王”。
隨著2010年諾貝爾物理學獎頒給了石墨烯的發明者——兩位英國物理學家安德烈和康斯坦丁，一時間科研圈掀起了一股石墨烯的研究熱潮。石墨烯也成為了越來越多科學家選擇的研究材料。
2015年12月1日，教育部科技發展中心公布了2015年度高等學�？茖W研究優秀成果獎（科學技術）獲獎名單，由清華大學材料學院教授、博士生導師朱宏偉主持完成的項目“石墨烯材料的結構設計與應用技術研究”獲自然科學獎二等獎。
“石墨烯材料不能直接拿來用，所以它的結構設計就很重要，這個是跟應用相關的，需要面向不同的應用進行研究。”朱宏偉說。從2008年回國之后，朱宏偉團隊便專注于石墨烯材料的可控制備與性能研究，學術問題涵蓋結構設計、光電轉換、柔性器件、吸附過濾等方面。通過調控石墨烯與其它材料的表/界面相互作用，團隊探索了石墨烯在納米能源、納米探測和納米環境應用中的性能。
追蹤材料熱點
作為目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，石墨烯被稱為“黑金”。盡管科學家預言石墨烯將“徹底改變21世紀”，但在朱宏偉看來，“盡管石墨烯材料基礎性能非常好，很多實驗和理論也驗證了這一點，但從應用層面來講還是有瓶頸的，首先就是它的制備。一個新材料不經過幾十年的發展，它的制備技術是很難完善的。”他介紹說，“我們現在做的就是：第一，尋找石墨烯材料的制備新方法；第二，面向不同應用對結構進行再設計。”
此次朱宏偉團隊的獲獎項目“石墨烯材料的結構設計與應用技術研究”，便是圍繞石墨烯結構設計及光電材料、傳感材料和膜材料領域從事基礎研究工作，從材料“結構－性能－應用”的基本關系出發，通過調控石墨烯及其與其他材料的界面相互作用，分別設計了“石墨烯/半導體”“石墨烯/高分子”“氧化石墨烯滲透膜”等結構，并在此基礎上探索石墨烯在納米能源、納米探測和納米環境應用中的使用性能。
項目揭示了石墨烯“多功能”光電作用機理，提出了基于“石墨烯/半導體”異質結模型的光電材料與結構。在此基礎上設計并實現了石墨烯-硅異質結太陽能電池模型，闡明了該異質結的基本原理，開辟了石墨烯太陽能電池研究的新方向，并已發展為基于石墨烯的太陽能電池基礎模型之一。“石墨烯/半導體”異質結模型自提出后已被國際上26個小組借鑒并進行拓展研究，被列為石墨烯光電器件的6大代表性結構之一，在歐盟石墨烯旗艦計劃60余位科學家撰寫的年度報告中被作為重點結構進行評述。
同時，朱宏偉團隊還提出了“滑動+裂化+回復”應變傳感新機制，設計了基于“石墨烯/高分子”彈性體模型的傳感材料與結構。制備了基于編織結構石墨烯的應變傳感器，通過宏觀編織結構和微觀多晶形貌的合理設計，顯著提升了薄膜石墨烯的應變響應，實現了超高靈敏，系統闡明了該類應變傳感的作用機制，推動了新型應變傳感材料的發展。
此外，他們還提出了氧化石墨烯滲透膜孔隙的精確控制方法，開發了基于“氧化石墨烯層片孔”自組裝模型的膜材料，將氧化石墨烯層狀結構引入膜傳質過程，系統研究了離子選擇性跨膜傳輸過程，深入探究了不同離子的選擇性滲透機制，推動了氧化石墨烯薄膜在污水處理及循環利用、海水淡化、過濾分離、能量轉化及儲存等領域的應用。被膜材料領域專家評價為水處理“膜材料領域的突破”，在海水淡化領域專業期刊Desalination的3篇綜述中大篇幅引用評述。
“我們研究的出發點就是，首先一定要有自己的核心技術；第二是要有自己的結構設計方法；第三是要面向未來的智能應用。石墨烯材料本身柔、輕、薄的特點，就是未來應用的發展趨勢。”朱宏偉介紹，考慮應用不僅要從整個領域關心的問題開始，同時還要瞄準國家重大需求問題，比如能源以及環境問題。
2015年10月28日，由青島國家高新技術產業開發區、中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟等單位聯合主辦的2015中國國際石墨烯創新創業大賽總決賽在青島落幕，由朱宏偉課題組和澳大利亞阿德萊德大學Dusan Losic教授聯合開發的Functional graphene membranes for water purification項目獲得年度總冠軍。該項目開拓了石墨烯薄膜在水凈化領域的應用先河，在水體污染日益嚴重、人類面臨水源危機的今天，具有非常重要的意義。
執著科研 合作創新
他是清華首位以第一作者身份在《科學》發表論文的研究生，他的博士論文獲清華優秀博士論文獎，并且入選全國百篇優秀博士論文，參與主持的項目還曾獲得2006年度國家自然科學獎二等獎……
如今，在碳納米管以及石墨烯領域取得不菲成就的朱宏偉，在最初接觸碳納米管的日子里，對此其實一無所知，更談不上有任何興趣。當導師問他知道什么叫“巴基管”時，他還誤以為是晶體管。
可就是在最初缺乏興趣、實驗室條件極其惡劣的情況下，朱宏偉仍然堅持了下來，并漸漸地從中找到了樂趣所在，“興趣不是天生的，而是靠培養的”。
為了看清碳納米管的形態，他在悶熱狹小的暗室中不分晝夜地沖洗照片；為了得到準確的力學性能數據，他跑遍了北京市幾乎所有的材料分析中心……隨著科研的深入，朱宏偉的興趣也在不知不覺中培養起來了。正是憑借這樣一點一滴的積累，朱宏偉漸漸走出了自己的一片天。
2001年5月，在一次實驗中，他驚奇地發現了一些長達20厘米的碳納米管，這是當時世界上發現的最長的碳納米管。一年后，朱宏偉以第一作者身份將這一成果發表在《科學》雜志，這是首位清華研究生以第一作者的身份在這份雜志上發表文章。同年，他獲得了清華研究生的最高榮譽——特等獎學金。同時，僅在博士期間，他就發表論文32篇，其中SCI收錄28篇，EI收錄2篇，會議論文2篇，國家發明專利5項，美國專利1項。
“在科學研究中，當你處于絕望的邊緣的時候，離成功就不遠了”，在朱宏偉看來，做科研90%都是失敗的，這是一個常態，而成功就源自于在一次次失敗中所積累的經驗和知識，最重要的便是對科研矢志不渝的執著精神。
在交叉學科迅猛發展的21世紀，不同學科、不同團隊之間的合作也越來越重要。尤其是要將一個技術、產品推向應用，產學研用之間的合作就更不可小覷。
近日，由清華大學朱宏偉團隊和北京華大智寶電子系統有限公司聯合承擔的北京市科技計劃重大項目“石墨烯溫度流量一體化傳感器件研制”歷時兩年研發，取得重要進展。
該項目針對熱力系統檢測用流量、溫度傳感器的應用需求，通過對石墨烯傳感的作用與規律研究，突破了石墨烯材料在熱量表流量計應用的關鍵技術，通過石墨烯晶片形狀、尺寸、表/界面狀態對傳感性能調控，基于石墨稀材料的傳感工藝結構設計，研制了大量程、高精度的流量、溫度傳感器，解決了現有傳感器表面結垢、功耗高、精度低等問題，形成了批量制備能力，有望在熱力系統進行規模應用。
“我們這個項目就是一個非常好的合作方式，不僅有基礎研究、應用研究，還有用戶參與，我覺得是很有代表性的。”朱宏偉介紹道。
“其實我是一名教師”
2015年12月，孫鵬斬獲2015美國MRS秋季會議研究生獎銀獎；2014年10月，李虓博士論文入選施普林格出版社Springer Theses叢書；2013年6月，李昕明榮獲“清華大學研究生學術新秀”……打開朱宏偉牽頭的納米實驗室主頁，大量關于學生獲獎、論文發表的信息撲面而來，這是一支年輕且富有創造力的團隊。
“我對我們實驗室的發展還是很有信心的”，采訪中朱宏偉曾多次提到。面對現在鼓勵高校教師創業的時代趨勢，朱宏偉仍然保持自己的初衷。
“人的精力都是有限的，過于分散的話在某一個方面必定會有所欠缺。尤其是教師，不管你做什么，都應該以教育為本，這才是第一位。不過這也跟性格有關，有些老師喜歡挑戰，喜歡創業，就沒那么多時間跟學生在一起，但我還是喜歡在學校當一個老師，平時教教課、寫寫文章，和學生待在一塊。”朱宏偉說道。
對于學生的培養，朱宏偉采取的也是“放羊式”管理，不會天天監督、讓學生匯報工作或者規定指標等。“從科研到管理，我們一般都是自由的，包括選題都是以他們為主。如果實在無法選擇，最后再由大家開會討論的時候一起確定。”朱宏偉說道，“管理上雖然很自由，但學生們也都非常自覺。”
“當然，這種‘放羊式’管理也是有前提的，事先的任務必須分配好。而且材料學院本身對學生的要求就比較高，我對他們的要求會更高，底線不能丟。”朱宏偉強調，對于學生的要求首先老師就得做到以身作則，不管是生活規律還是科研習慣都是如此。他每周都會和課題組學生交流實驗的進展，指導學生用科學的方法做實驗和分析實驗，這種言傳身教讓課題組的成員迅速成長。雖然肩負著科研工作和家庭的壓力，但是他還是投入大量時間完善實驗室的管理。為了保障實驗室的安全，他根據自己多年實驗積累的經驗，親自起草了實驗室各種設備的操作規范，對每一種設備都給出了詳細的操作步驟。這一整套操作規范有效地保證了實驗的正常進行，降低了安全隱患，實驗室里研究生們對實驗過程中的安全更放心了。這套操作規范還得到了其他實驗室的認可，同學們紛紛前來學習交流。
“2008年起我們實驗室就在做石墨烯研究，去年開始轉向了更多的二維材料。因為石墨烯非常熱門，一個東西太熱的話就會開始走下坡路，所以我們既要跟蹤熱點，也要回避它。”朱宏偉介紹。
科技的最高成就在于應用，對于朱宏偉而言，這亦是他最大的目標。“要想把一個技術真正推廣確實很難，一定要和外面合作，要有一個非常大的團隊。做科研本身并不是特別難，關鍵就是怎么將它轉化成對人們真正有用的東西。很多博士研究生做的成果等他畢業后就沒人管了，如果老師不去推動的話，這個成果就沒用了。所以，如何將成果推向應用就是我們現在必須解決的問題。”朱宏偉說道。盡管轉化之路異常艱辛，但對這支朝氣蓬勃的團隊，朱宏偉依然充滿了信心。
來源：科學中國人 2016年第5期
——記清華大學機械工程系教師朱宏偉
朱宏偉，1998年在清華獲得學士學位，2003年獲得博士學位�，F為清華大學機械工程系研究員，從事碳納米管和石墨烯的前沿研究。他是清華首位以第一作者身份在《科學》發表論文的研究生。博士學位論文入選全國百篇優秀博士論文，曾獲得2006年國家自然科學二等獎；已在Science，Nano Lett., Appl. Phys. Lett.等國際期刊上發表SCI收錄論文60余篇，近5年內被他引900余次；出版《碳納米管》專著1部；獲國家發明專利4項，美國專利1項。
興趣是最好的老師
訪談是在朱宏偉老師的辦公室進行的。推開門，透窗而入的燦爛陽光讓我們在寒冷冬日里感受到陣陣溫暖。朱宏偉一開始和我們分享了他在清華園本科時的經歷。大學期間，他擔任過班長，班級同學的理解與信任以及對班級工作的支持讓他倍受感動，正是這些感動，激勵著他努力為同學們服務，并享受其中的快樂。這段經歷也充實了他的大學生活。
談及科研，其中的艱辛朱宏偉還歷歷在目。由于實驗條件的限制，他不得不一次次的摸索嘗試并不斷改進實驗設備和參數；為了看清碳納米管的形態，他也曾在悶熱狹小的暗室中不分晝夜的沖洗電鏡照片；為了得到準確的力學性能數據，他跑遍了北京市所有的材料分析中心。在最困難的日子里，導師吳德海教授給了他很大的支持，一直鼓勵他堅持下去。他說，導師的鼓勵讓他永遠難忘。正是在這樣一點一滴的積累中，成功悄悄地來臨了。2001年5月，在一次實驗中，他驚奇的發現了一些長達20厘米的碳納米管，這是當時世界上發現的最長的碳納米管。一年后，朱老師以第一作者身份將這一成果發表在《科學》雜志，這是首位清華研究生以第一作者的身份在這份雜志上發表文章。同年，他獲得了清華研究生的最高榮譽——特等獎學金。
在這個過程中，對科研的強烈興趣指引著他在充滿著艱辛與挑戰的科研路上堅持前行，“因為興趣是最好的老師，興趣也是做科研的動力”。對于碳納米管，剛開始時他也是一無所知，更談不上有任何興趣。導師問他知道什么叫“巴基管”，他還誤以為是晶體管。然而，這并沒有讓他退縮，隨著科研的深入，朱宏偉的興趣在不知不覺中培養起來了，他深深愛上了他所從事的事業。在科研進行的過程中，他發現碳納米材料對于人們甚至很多研究者來說都是一片未知的領域，而且材料的性能和制備方法的研究受到了全世界研究者的關注，所以他決心投身到制備碳納米管的宏觀體的研究領域。對碳納米材料的熱愛和對科研事業的執著讓他忘記了實驗中的寂寞枯燥，忘記了實驗中的種種困難，踏踏實實做好每一次實驗，并認真及時地總結。“不僅是做科研，做其他事情也需要興趣，”朱老師說，“所以我們要珍惜對事物的好奇心。”
除了濃厚的興趣，做好科研的另外一個方面是要有科學的方法。這方面朱宏偉也有自己的心得，這就是“做完實驗，及時總結”。“有些人做完實驗后將得到的數據放到一邊，等到一個月或者兩個月后才會回來分析，這時對實驗的一些細節已經非常模糊了，總結就不能做到及時準確”。朱宏偉卻不是這樣，做完實驗后，他會立刻將實驗結果做一些仔細的分析，認真地對比各組數據，并把分析對比的結果記錄下來，對一些關鍵的細節也有一些描述，為以后的實驗留下參考。不僅在實驗中經�？偨Y，在看完文獻后他也要寫簡短的小結和心得。“每天花半個小時來看文獻，并將一些主要的結論記錄下。”正是有這個習慣，他能及時把握該領域的前沿動態，時刻與各國的研究者保持一致。“這個習慣也讓腦筋在不停的運作，新的想法也就多了”，朱宏偉說道。
盡管涉足碳納米管科學研究領域已經有十年，也取得了豐碩的成果，但是朱宏偉并沒有滿足，而是瞄準了新的領域——石墨烯。石墨烯于2004年被發現，是一種從石墨材料中剝離出來的單層碳原子面材料，厚度只有0.335納米，把20萬片石墨烯薄膜疊加到一起，也只有一根頭發絲那么厚。這種獨特結構使得它具有很多優異的性能，尤其是電學性能，有人預測它將成為未來制造芯片的材料，這樣將會大幅提高芯片的頻率。這又是一個新的開始，一切還是從頭學習，但朱宏偉對研究的前景充滿了信心。
和學生打成一片
朱宏偉對學生的指導盡心盡職，要求也很嚴格。他每周都會和課題組學生交流實驗的進展，指導學生用科學的方法做實驗和分析實驗，這種言傳身教讓課題組的成員迅速成長。雖然肩負著科研工作和家庭的壓力，但是他還是投入大量時間完善實驗室的管理。為了保障實驗室的安全，他根據自己多年實驗積累的經驗，親自起草了實驗室各種設備的操作規范，對每一種設備都給出了詳細的操作步驟。這一整套操作規范有效的保證了實驗的正常進行，降低了安全隱患，實驗室里研究生們對實驗過程中的安全更放心了。這套操作規范還得到了其他實驗室的認可，同學們紛紛前來學習交流。
在科研上，朱宏偉是嚴謹的，而平時在生活中卻很平和。對學校和系里組織的一些學生集體活動，他都積極參加。在前不久舉行的“一二•九大合唱”中，他還作為教師代表加入了合唱的隊伍。另外，他還擔任8字班的班主任，對同學們平時的學習和生活給予無微不至的幫助，深受同學們的愛戴。對于這些，他認為“很有意義”，能和學生們打成一片，真正了解學生們的學習生活才能做一名稱職的老師。
保持清華傳統
在清華園里學習生活的這十多年中，朱宏偉對清華大學充滿了深厚感情，對清華精神有深刻的認識。他認為“行勝于言”是清華精神最好的詮釋，是清華傳統的核心。這些精神也影響了他，指引他堅持自己選擇的道路，沉下心來做研究， 不懼怕困難，不急功近利。而現在，作為老師，更有責任將這些先輩們的寶貴經驗傳承下去，讓清華精神影響更多的人。談到現在的學生，朱老師對他們的將來充滿了信心，因為“這里有良好的傳統和最優秀的學生”。同學們只要在這個環境中不斷的學習，“保持良好的態度”，就一定會取得更大的成功。
對于即將到來的百年校慶，朱宏偉充滿了期待，他認為這是一個總結的好機會。抓住百年校慶的機會，深入了解各行各業的校友對母校的意見和看法，并做系統的歸納總結，以此為依據制定下一步的發展規劃，將是學校建設世界一流大學一個重要步驟，也是實現學校長足發展的重要契機。（編輯 襄樺）
來源：《清華大學新聞網》2010年
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