石墨烯

近日，中國科學院大連化學物理研究所二維材料與能源器件創(chuàng)新特區(qū)研究組研究員吳忠?guī)泩F隊發(fā)展了一種三維石墨烯/納米碳管多孔氣凝膠材料，并將其應用于鋰硫電池的硫單質載體和中間層一體化正極，獲得高體積能量密度和優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性的鋰硫電池。相關研究成果發(fā)表在《納米能源》（Nano Energy）上。鋰硫電池具有高質量理論能量密度（2600Wh/kg）和高體積能量密度（2800Wh/L），被認為是一種非常有應用前景的高比能電池。但由于硫單質存在質量密度低（2.07g/cm 3）、導電性差（5×10-30 S/cm），以及充放電過程中活性物質體積膨脹大（78.7%）、多硫化物穿梭嚴重等問題，導致其雖然質量密度較

2013年第十二屆浙江省青年科技獎獲得者。浙江大學高分子科學與工程學系教授、博士生導師，高分子科學研究所所長。主要從事石墨烯材料研究。2013年獲得國家杰出青年基金資助，2014年入選科技部“創(chuàng)新人才推進計劃中青年科技創(chuàng)新領軍人才”，2015年入選國家“萬人計劃”科技創(chuàng)新領軍人才。刷新了當時世界上最輕材料紀錄的“全碳氣凝膠”，每立方厘米不過0.16毫克的重量，不僅獲得了吉尼斯世界紀錄認證，還被授予世界創(chuàng)新論壇“金袋鼠”創(chuàng)新獎；短短幾秒便可完成充電的新型鋁-石墨烯“超級”電池，循環(huán)充放25萬次后依然電力十足并展現(xiàn)出耐熱、抗凍、反復彎折不影響性能，等等，都是浙江大學高分子科學與工程學系高超團隊取得

科學家們近期報道了一種超級電容器電極的前所未有的性能結果。研究人員選用的是一種石墨烯氣凝膠材料，并利用3D打印機技術，構建了一個裝有贗電容材料的多孔三維支架電極。在實驗室測試中，新型電極實現(xiàn)了有史以來超級電容器報告中的最高面積電容（每單位電極表面積存儲的電荷）。加州大學圣克魯茲分校和勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）的科學家們近期報告了一種超級電容器電極具有的前所未有的性能結果。研究人員選用的是一種石墨烯氣凝膠材料，并利用3D打印機技術，構建了一個裝有贗電容材料的多孔三維支架電極。加州大學圣克魯斯分校的化學和生物化學教授Yat Li表示，在實驗室測試中，這種新型電極實現(xiàn)了有史以來超級電容器所

石墨烯是一種強度非常高的材料，具有高導熱性和導電性。石墨烯技術在電池制造、航空航天、分離、熱管理、傳感器等領域受到關注。但是用石墨烯材料制造復雜結構一直以來是難以實現(xiàn)的，如果這一問題得不到解決，將影響到石墨烯材料的的應用潛力。為了克服這一限制，美國弗吉尼亞理工大學（Viginia Tech）工程學院和勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)的研究人員兩年來一直專注于使用3D打印石墨烯氣凝膠的研究，他們開發(fā)了一種石墨烯3D打印的新工藝，通過投影微立體光刻3D打印技術制造復雜石墨烯三維結構。通過該工藝制造的三維石墨烯結構，分辨率比之前的方法高出一個數(shù)量級，并能夠保留二維石墨烯材料的機械性能。高分辨率的

隨著移動智能終端的普及與柔性可穿戴電子設備的快速發(fā)展，柔性傳感器成為人們關注的熱點。然而，實現(xiàn)柔性可穿戴電子傳感器的高分辨、高靈敏、快速響應、低成本制造和復雜信號檢測仍有很大的挑戰(zhàn)。亞微米或納米級導電纖維有望為柔性可穿戴電子傳感器提供一種簡單易控的電阻監(jiān)測解決方案。省自然科學基金杰出青年項目“采用石墨烯調控高分子溶液的流變行為與靜電紡絲工藝性”于去年底通過了結題驗收。據(jù)介紹，石墨烯（Graphene）具有突出的電學性能、導熱性、透光性和超大比表面積等特點，在電子、信息、能源和材料等領域具有廣闊的應用前景。靜電紡絲是一種制備亞微米或納米級纖維的簡單而靈活的技術，廣泛應用于生物醫(yī)藥工程、傷口涂覆、

石墨烯是現(xiàn)有材料中厚度最薄、強度最高、導熱性最好的新型二維材料，在智能裝備、航空航天、能源儲存和環(huán)境治理等諸多領域應用潛力巨大，是重要的戰(zhàn)略新興材料。然而，如何實現(xiàn)高質量石墨烯的高效率、規(guī)?；苽?，一直是制約其大規(guī)模應用的關鍵難題。理想解決方案是從天然鱗片石墨出發(fā)，將其在液相中剝離成石墨烯。據(jù)專家介紹，為避免石墨烯的不可逆聚集，液相剝離通常需要在特定溶劑中進行，而溶劑對石墨烯的分散能力則限制了剝離的效率，以致液相剝離很難在高濃度下進行。典型情況下石墨烯含量通常小于1mg/mL，這意味著生產1kg石墨烯至少需要1噸的溶劑用量。除此之外，石墨烯強烈的聚集傾向也使其難以存儲、運輸，為后續(xù)應用提出挑戰(zhàn)

提起石墨烯，最出名的大概就是2010年兩位科學家憑借對石墨烯的深入研究，分享諾貝爾物理學獎。復旦大學近日傳出消息，該校與新加坡國立大學研究人員合作研發(fā)，尋找到全新的石墨烯高效率制備，這一技術核心將非常容易“放大”到產業(yè)。 與傳統(tǒng)的發(fā)表論文、企業(yè)合作路徑不同，課題組完全反著來――2013年創(chuàng)新成果，2014年申請專利，2015年專利轉讓給國內一家企業(yè)后，才在線發(fā)表于　《自然?通訊》。課題組負責人之一，復旦大學高分子科學系、聚合物分子工程國家重點實驗室盧紅斌說：“好東西要放一放，沉淀一下可能更好?！?成為創(chuàng)新產品功能性添加劑 石墨烯不僅因諾貝爾獎而廣為人知，它早已與生活息息相關。本來就存在于自然界

高性能阻燃材料對控制火災具有重要意義。然而，傳統(tǒng)阻燃劑具有毒性，并且缺少滿足現(xiàn)代應用的機械性質。中國科學院理化技術研究所耿建新研究員團隊，以紅磷雜化石墨烯為阻燃劑，制備了阻燃性優(yōu)異、同時具有輕質和高機械強度等特性的異氰酸酯基聚酰亞胺（PI）泡沫，如圖1所示。石墨烯片和PI基體間的共價鍵為該聚合物泡沫提供了高楊氏模量（83 kNm kg-1），該值相當于或高于當前材料的最高水平（包括二氧化硅氣凝膠、聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫等）。添加少量的紅磷雜化石墨烯阻燃劑（2.2 wt%）就可以使該聚合物泡沫達到比通常聚合物阻燃材料更高的極限氧指數(shù)：通常聚合物阻燃材料的極限氧指數(shù)為20-30，該聚合物泡沫的為

復合材料是由夾在陶瓷層之間的相互連接的蜂窩狀的石墨烯制成的。石墨烯支架被稱為氣凝膠，它通過一種叫做原子層沉積的過程，化學鍵合到陶瓷層上。研究小組進行了解釋，當暴露在高溫環(huán)境下，石墨烯通常會降解，但是陶瓷材料則具有耐高溫和耐火性的特征，這些特性對飛機的隔熱性能很有幫助。重量輕、強度高、減震性能好的特性使復合材料成為制備柔性電子器件的理想材料。因為它具有很高的導電性，而且是一種極好的隔熱材料，它可能被用作阻燃、隔熱的涂層，傳感器以及將熱能轉化為電能的裝置。普渡大學工業(yè)工程系副教授這樣提到。研究人員把他們的成果歸功于設計了一種分層的蜂窩結構，這種蜂窩結構是由多層的細胞墻組成的，作為基本的彈性單元。他

制備優(yōu)質的石墨烯材料如同編織布匹，科研人員要在這種由六角形蜂窩狀排列的碳原子組成的單原子薄膜上“精工細作”，同時還要保證高質量實屬不易。石墨烯的優(yōu)異性能源于其完美的結構，一旦結構遭到破壞，哪怕是非常小的破壞，也會導致其各項性能大幅下降。因此，有缺陷的石墨烯很難用于制備晶體管等高端精密產品。但如“粗布破絮”般不完美的石墨烯在去污環(huán)保、凈化環(huán)境等方面，卻蘊含著極大的潛力。不再擔憂石油泄漏提及2010年美國墨西哥灣原油泄漏事件，恐怕現(xiàn)在還令人心有余悸。當時讓人頭疼又無奈的是，海水油污清除作業(yè)效果不佳，遏制不了漏油對海洋生態(tài)造成的危害。兩年后，國際著名期刊《先進材料》和《先進功能材料》先后報道了一種具