Stable homogeneous dispersions of carbon nanotubes (CNTs) have been prepared by using sodium dodecyl sulfate (SDS) as dispersing agent. To our knowledge, it is the first report to quantitatively characterize colloidal stability of the dispersions by UV-vis spectrophometric measurements. When the sediment time reaches 500 h, the supernatant CNT concentration drops as much as 50% for the bare CNT suspension, compared to 15% with the addition of SDS. Furthermore, after 150 h, no precipitation is found for CNT/SDS dispersions, exhibiting an extreme stability. Zeta potential, auger electron microscopy, and FTIR analysis are employed to investigate the adsorption mechanism in detail. It has been concluded that the surfactant containing a single straight-chain hydrophobic segment and a terminal hydrophilic segment can modify the CNTs-suspending medium interface and prevent aggregation over long periods. The morphology of the CNT dispersions is observed with optical microscopy. An intermediate domain of homogeneously dispersed nanotubes exhibits an optimum at 0.5 wt% CNTs and 2.0 wt% SDS.

Wearable sensors are increasingly finding their way into applications of kinesthetic sensing, personal health monitoring, and smart prosthetics/robotics. A graphene-based composite fiber sensor with a "compression spring" structure is fabricated, featuring the ability of detecting multiple kinds of deformation. This fiber sensor is integrated into wearable sensors for monitoring human activities and intricate movements of robotics successfully.

CeO2 nanocubes (and nanorods) enclosed by six {200} planes with controlled sizes have been prepared through a facile one-pot method. The nanocubes have a strong tendency to assemble into 2D and 3D arrays with regular patterns on a substrate, which is probably driven by the dipole−dipole interaction of polar {200} planes. The possible formation mechanism of the nanocubes has been put forward as the oriented aggregation mediated precursor growth. It is possible to use the synthesized nanocubes as building blocks to achieve {200}-perfect-oriented monolayers or thickness-controlled films and to apply the preparative method in the incorporation of heterogeneous atoms or nanoparticles for semiconductor doping or heterogeneous nanostructures.

An in situ coating technique was developed to prepare a manganese dioxide/multi-walled carbon nanotube (MnO2/MWCNT) composite, which exhibits excellent energy storage capacity. An alkaline KMnO4 solution was first used to oxidize and open the ends of pristine MWCNT, and citric acid was then added as a reductant to form the composite. TEM, HR-TEM, XRD, TG–DSC, FT-IR, Raman and XPS methods were used to characterize the structural features. Cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy measurements were used to investigate the electrochemical behavior of the samples. Results show that a nanosized ε-MnO2 uniform layer covered the surface of the MWCNT and the original structure of the pristine MWCNT was retained during the coating process. The cyclic voltammetry curves demonstrate that the specific capacitance of the composite electrode reaches 250.5 F/g, which is significantly higher than that of a pure MWCNT electrode. The favorable capacitance performance is confirmed by the impedance spectra.

In this study, dye-sensitized solar cells (DSSC) were fabricated using graphene-TiO2 composite photoanodes. The graphene-TiO2 nanocomposites were prepared using the heterogeneous coagulation between Nafion-coated graphene and commercial TiO2 (P25) nanoparticles, which ensured a tight interfacial binding between them. The DSSC incorporating 0.5 wt % graphene in the TiO2 photoanode demonstrates a power conversion efficiency of 4.28%, which is 59% higher than that without graphene. It was found that the incorporated graphene caused both increased dye adsorption and significant longer electron lifetime. Graphene has been proven to be an attractive candidate for improving the performance of DSSC.

Novel hierarchical graphene/polypyrrole (GNS/PPy) nanosheet composites have been successfully fabricated for the first time based on an in situ chemical oxidation polymerization method. Sheet-like PPy with a thickness of 20–50 nm grown on the surface of the composites of the GNS/PPy polymerized at an early stage due to the dominated role of the sheet-like GNS and residue glucose in the synthesis process. Supercapacitors based on the hierarchical composite exhibit large electrochemical capacitance (318.6 F g−1) at a scan rate of 2 mV s−1. They also show superior electrochemical rate capability and cyclic stability. The capacitance retained ∼95% (132.9 F g−1) after 1000 cycles at a scan rate of 100 mV s−1. Accordingly, the hierarchical GNS/PPy nanosheet composites are potential electrode materials for electrochemical supercapacitors.

Thermal interface materials (TIMs) are of ever-rising importance with the development of modern microelectronic devices. However, traditional TIMs exhibit low thermal conductivity even at high loading fractions. The use of high-aspect-ratio material is beneficial to achieve low percolation threshold for nanocomposites. In this work, single crystalline copper nanowires with large aspect ratio were used as filling materials for the first time. A thermal conductivity of 2.46 W/mK was obtained at an ultralow loading fraction, ∼0.9 vol %, which was enhanced by 1350% compared with plain matrix. Such an excellent performance makes copper nanowires attractive fillers for high-performance TIMs.

3D macroscopic tin oxide/nitrogen-doped graphene frameworks (SnO2/GN) were constructed by a novel solvothermal-induced self-assembly process, using SnO2 colloid as precursor (crystal size of 3–7 nm). Solvothermal treatment played a key role as N,N-dimethylmethanamide (DMF) acted both as reducing reagent and nitrogen source, requiring no additional nitrogen-containing precursors or post-treatment. The SnO2/GN exhibited a 3D hierarchical porous architecture with a large surface area (336 m2g-1), which not only effectively prevented the agglomeration of SnO2 but also facilitated fast ion and electron transport through 3D pathways. As a result, the optimized electrode with GN content of 44.23% exhibited superior rate capability (1126, 855, and 614 mAh g-1 at 1000, 3000, and 6000 mA g-1, respectively) and extraordinary prolonged cycling stability at high current densities (905 mAh g-1 after 1000 cycles at 2000 mA g-1). Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and morphological study demonstrated the enhanced electrochemical reactivity and good structural stability of the electrode.