1月9日，人民日報發表題為《敢于嘗鮮 瞄準領先——二〇一六年創新驅動發展述評》的文章。在這篇文章中，梳理了2016年科技創新的大事件。

    文章提出“基礎研究厚積薄發，原始創新連奏凱歌”，列舉了量子領域、新材料領域、生命科學領域、航天領域的重大創新。

    在新材料領域，中科院電工研究所馬衍偉團隊在石墨烯量化制備及高性能石墨烯基超級電容器方面取得進展，使快速、綠色、低成本制備石墨烯成為可能；中科院理化所劉靜團隊首次發現了液態金屬“能跑”“會跳”“載物前行”等特性，為未來發展柔性智能機器人提供了材料基礎。

    石墨烯

    超級電容器具有很高的功率密度和循環穩定性，但它相對低的能量密度始終是制約其發展的因素。一般來講，一個高性能的超級電容器的電極材料需要高電導率、大的比表面積以及高的電化學穩定性。碳材料是目前典型的電極材料，但低能量密度限制了超級電容器的商業化以及應用。

    石墨烯有希望成為未來超級電容器的電極材料，其具有優異的電導率、表面體積比以及化學穩定性。迄今為止制備石墨烯的最主要方法是兩步化學氧化/還原法。然而這種方法會用到高腐蝕性的試劑，不僅有可能引起爆炸和污染，還會引入大量的結構缺陷從而降低石墨烯的電導率。另外，石墨烯之間的堆疊也會降低其表面積，使容量降低。另一種制備石墨烯的方法是液相剝離法，這種方法雖然可以制備無缺陷的石墨烯，但是成本過高，難以進行大規模生產。因此，找到一種簡單直接并且綠色環保的制備高品質石墨烯的方法極為重要。

    中國科學院理化技術研究所李江濤研究員（通訊作者）和中國科學院電工研究所馬衍偉研究員（通訊作者）在Advanced Materials上發表了題為“Scalable Self-Propagating High-Temperature Synthesis of Graphene for Supercapacitors with Superior Power Density and Cyclic Stability”的文章。他們采用自蔓延高溫合成法（SHS）將CO2轉化成高品質的石墨烯并將其用于超級電容器。

    用SHS方法制備的石墨烯（SHSG）具有高分布且均勻的介孔結構以及相當低的含氧量和很高的電導率。在離子電解質中，SHSG的比容量可以達到244 F g-1（2A g-1充放電條件下）和113 F g-1（500 A g-1充放電條件下），其最高功率密度達到135.6 Wh kg-1并且在達到1000 kW kg-1的極高負載功率下仍然有60 Wh kg-1的功率密度。另外，在100 A g-1的快速充放電條件下循環100萬次，其容量仍然保留90%以上，證明了其具有極高的電化學穩定性。

    液態金屬

    2015年4月，中國科學院理化技術研究所研究員劉靜課題組，在Advanced Materials上發表了題為“Self-Fueled Biomimetic Liquid Metal Mollusk”的論文。該進展迅疾被New Scientist、Nature研究亮點、Science新聞等數十個知名科學雜志或專業網站專題報道。國內外媒體報道之為“終結者要來了”。

    該研究發現，置于電解液中的鎵基液態合金可通過“攝入”鋁作為食物或燃料提供能量，實現高速、高效的長時運轉，一小片鋁即可驅動直徑約5毫米的液態金屬球實現長達1個多小時的持續運動，速度達5cm/s。這種柔性機器既可在自由空間運動，又能于各種結構槽道中蜿蜒前行；它還可隨沿程槽道的寬窄自行作出變形調整。

    作者認為從而為研制實用化智能馬達、血管機器人、流體泵送系統、柔性執行器乃至更為復雜的液態金屬機器人奠定了理論和技術基礎。

    在2014年6月，劉靜團隊首次發現電場控制下液態金屬與水的復合體可在各種形態及運動模式之間發生轉換的基本現象?？蒲腥藛T通過系統的實驗，揭示出室溫液態金屬具有可在不同形態和運動模式之間轉換的普適變形能力。比如，浸沒于水中的液態金屬對象可在低電壓作用下呈現出大尺度變形、自旋、定向運動，乃至發生液球之間的自動融合、斷裂—再合并等行為，且不受液態金屬對象大小的限制；較為獨特的是，一塊很大的金屬液膜可在數秒內即收縮為單顆金屬液球，變形過程十分快速，而表面積改變幅度可高達上千倍。

    2016年8月，劉靜課題組又在Advanced Science上發表題為“Liquid Metal Machine Triggered Violin-like Wire Oscillator”（10.1002/advs.201600212，2016；封面文章）。該文章報道了一種異常獨特的液態金屬固液組合機器的自激振蕩效應：將處理過的銅絲觸及含鋁的液態金屬時，銅絲會被液態金屬迅速吞入，并隨后在液態金屬機體上做長時間往復穿梭運動，如同演奏音樂中的小提琴琴弦一般。此外，用不銹鋼絲觸碰液態金屬，還可對銅絲的振蕩行為加以調頻調幅操控。造成上述現象的機制主要在于，鋁與堿溶液反應引發液態金屬與銅絲兩端出現浸潤力差異所致，這里，銅絲、液態金屬、電解液及氫氣之間多相界面的動態耦合產生了節律性牽引力。