石墨烯包覆多功能复合粉体制备技术
采用无助剂、气氛可控、层数可控的石墨烯原位包覆处理技术，制备具有核壳结构的石墨烯包覆粉体（金属、陶瓷、高分子等），形成壳体为石墨烯的核壳结构复合粉体。利用该核壳结构复合粉体可制备具有优异的力学（高强度、高韧性、耐磨损）、物理（电性能、热性能）及化学（自润滑、耐腐蚀）性能的复合材料及构件。该技术处理过程中不添加任何助剂，可保持生成的石墨烯的活性，并避免石墨烯与包覆粉体界面间的污染，实现石墨烯在粉末表面的原位生成、石墨烯的均匀分散。制备的核壳结构石墨烯包覆复合粉体可利用传统粉末冶金或其他先进制造技术（如3D打印）进行成型，从而得到综合性能优异的三维石墨烯网络结构增强型复合材料或构件。同时，本粉体处理技术无污染、处理成本低廉，可实现规模化工业生产。
可降解生物医用超高纯镁（5N）生产装备与工艺研发
金属镁具有优异的生物相容性、良好的生物降解性和有益的生物功能性，被誉为“全新一代生物医用植入材料”。但这些性能极易受到微量杂质元素的影响（生理毒性和不均匀腐蚀降低器件可靠性），因此生物医用镁器件的原材料必须使用高纯镁。受限于现有提纯、熔炼方法的技术原理和操作成本，当前国内企业只能生产4N级高纯镁；国外少数企业能够提供超4N高纯镁，但价格极昂贵，购买手续极繁杂。本项目拟基于团队原创的“气态原子选择性分离”新纯化方法，研发一套生产公斤级的生物医用5N超高纯镁示范装备和操作工艺，进而为下游生物医用镁器件公司提供可直接使用的、优质稳定的原材料，同时也推进更多镁基植入器械的商品化进程。
英寸级单晶金刚石衬底及其关键设备的产业化
金刚石单晶集电学、光学、力学和热学等优异特性于一体，在高温、高频、高效大功率电子器件、生物传感器、日盲紫外和粒子闪烁体探测与成像、光电器件、航空航天和武器系统等方面极具应用前景，被誉为“终极半导体”。金刚石电子器件相比其他半导体器件具有高效率（约提高18%）、低损耗（约降低30%）、体积小和更高的集成度、而且无需冷却系统。其耗能大约为现有器件的1/5-1/3。目前日、美、欧、中已纷纷投入巨资、并成立相关组织和产学研机构推进金刚石单晶材料及其电子器件的研发与应用。英寸级单晶金刚石衬底及其关键设备的产业化，可以极大地推进我国半导体的革命性变革，实现我国微电子行业的跨越式发展，达到国际先进水平。
高附加值-高性能活性碳制备及超级电容器应用
目前，市场上的多孔碳材料主要是用椰壳等植物通过一次碳化和二次活化完成，工序较多，耗能大。本项目采用一步活化便可将其转变成优质的多孔碳材料。研究结果表明，兰炭基多孔材料容量大幅度提升，是未活化材料的4-6倍。5000次循环基本保持不变。最高容量在225F/g。本团队通过对多孔碳进一步改性以后，容量进一步提升，最高容量可以达到280F/g，显示出很强的电荷储存能力。现在市场上高性能活性碳的价格在100万元/吨以上，用兰炭制备的活性炭，生产成本可以控制在3-5万元/吨。
石墨烯快速制备技术
本团队开发的石墨烯采用气氛-电弧法，可以实现石墨烯的快速制备。相比于传统石墨烯制备方法，它具有如下优势：生产效率极高。氧化法制备石墨烯耗时约3-7天电弧法可在几分钟到十几分钟内完成，效率是普通方法的400多倍；可实现自动化。
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