本项目致力于开发一系列基于水玻璃的分层多孔结构制造技术，水玻璃作为一种胶体硅酸盐溶液，在去除水分过程中展现出独特的物理化学特性，尤其在加热时的发泡能力和凝胶化行为，项目通过系统探索不同加工方法，旨在实现对分层多孔结构的精准控制和优化，为生物医学工程、催化学等多学科领域提供创新材料解决方案，其研究成果不仅推进了水玻璃材料在分层结构制造中的应用，也为生物医学、能源存储等领域提供了新的材料选择，展现出该材料作为创新制造技术中关键材料的巨大潜力。

本项目聚焦石墨烯等新型纳米材料，通过化学气相沉积法大规模制备高质量的单双层石墨烯、单层硫化钨等二维材料，并在半导体与生物医药领域开展研究及应用探索。在半导体领域，研究由石墨烯、氮化硼和硫化钨构成的二维叠层结构，利用其光学与电学特性制作发光二极管、太阳能电池、激光器等光电器件，同时研发基于二维材料的可穿戴、超薄太阳能电池及显示屏，并测试其在机械弯曲和应力拉伸环境下的可靠性。在生物医药领域，采用有机分子辅助转移方法，将连续单层石墨烯从原始基板铜箔转移到多孔碳栅格上，制作石墨烯栅格；结合最新的皮升体积喷射技术，提升低温样品制备的成功率与重复性，助力冷冻电镜在生物医药领域的更广泛应用。

研究金属有机框架（MOFs）材料在能源气体分离领域的应用，这一研究有着重要的意义。MOFs 材料自身具备高比表面积的特性，这种高比表面积让它在与能源气体接触时，能够提供更多的作用位点，为气体的吸附和分离创造了有利条件。同时，它还具有可定制特性，这意味着可以根据不同能源气体分离的具体需求，对 MOFs 材料的结构和性能进行调整与优化，使其更好地适配各种分离场景。​利用 MOFs 材料的这些特性，能够有效优化气体储存与分离效率。在气体储存方面，高比表面积可以让更多的气体分子被吸附在材料内部，提高单位体积内气体的储存量；而可定制特性则能让材料对特定气体分子具有更强的吸附能力，减少其他气体的干扰，提升储存的纯度。在气体分离方面，通过定制化的设计，MOFs 材料可以对不同种类的能源气体分子表现出不同的吸附亲和力，从而实现对混合气体中目标气体的高效分离。​这种优化后的气体储存与分离效率，为传统材料提供了升级替代方案。传统材料在面对一些复杂的能源气体分离需求时，往往存在效率不高、选择性不强等问题，而 MOFs 材料凭借其独特的优势，能够弥补这些不足。采用 MOFs 材料替代传统材料，不仅可以提高能源气体处理过程的整体效率，还能降低相关的成本和能耗，在能源气体分离领域具有广阔的应用前景。