石墨烯

近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)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(tuán)隊(duì)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(yīng)用于鋰硫電池的硫單質(zhì)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(guān)研究成果發(fā)表在《納米能源》（Nano Energy）上。鋰硫電池具有高質(zhì)量理論能量密度（2600Wh/kg）和高體積能量密度（2800Wh/L），被認(rèn)為是一種非常有應(yīng)用前景的高比能電池。但由于硫單質(zhì)存在質(zhì)量密度低（2.07g/cm 3）、導(dǎo)電性差（5×10-30 S/cm），以及充放電過程中活性物質(zhì)體積膨脹大（78.7%）、多硫化物穿梭嚴(yán)重等問題，導(dǎo)致其雖然質(zhì)量密度較

2013年第十二屆浙江省青年科技獎(jiǎng)獲得者。浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系教授、博士生導(dǎo)師，高分子科學(xué)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(jìn)計(jì)劃中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才”，2015年入選國家“萬人計(jì)劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才。刷新了當(dāng)時(shí)世界上最輕材料紀(jì)錄的“全碳?xì)饽z”，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(jì)錄認(rèn)證，還被授予世界創(chuàng)新論壇“金袋鼠”創(chuàng)新獎(jiǎng)；短短幾秒便可完成充電的新型鋁-石墨烯“超級(jí)”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(fù)彎折不影響性能，等等，都是浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系高超團(tuán)隊(duì)取得

科學(xué)家們近期報(bào)道了一種超級(jí)電容器電極的前所未有的性能結(jié)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(jī)技術(shù)，構(gòu)建了一個(gè)裝有贗電容材料的多孔三維支架電極。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，新型電極實(shí)現(xiàn)了有史以來超級(jí)電容器報(bào)告中的最高面積電容（每單位電極表面積存儲(chǔ)的電荷）。加州大學(xué)圣克魯茲分校和勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）的科學(xué)家們近期報(bào)告了一種超級(jí)電容器電極具有的前所未有的性能結(jié)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(jī)技術(shù)，構(gòu)建了一個(gè)裝有贗電容材料的多孔三維支架電極。加州大學(xué)圣克魯斯分校的化學(xué)和生物化學(xué)教授Yat Li表示，在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，這種新型電極實(shí)現(xiàn)了有史以來超級(jí)電容器所

石墨烯是一種強(qiáng)度非常高的材料，具有高導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。石墨烯技術(shù)在電池制造、航空航天、分離、熱管理、傳感器等領(lǐng)域受到關(guān)注。但是用石墨烯材料制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)一直以來是難以實(shí)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(yīng)用潛力。為了克服這一限制，美國弗吉尼亞理工大學(xué)（Viginia Tech）工程學(xué)院和勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)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(shù)制造復(fù)雜石墨烯三維結(jié)構(gòu)。通過該工藝制造的三維石墨烯結(jié)構(gòu)，分辨率比之前的方法高出一個(gè)數(shù)量級(jí)，并能夠保留二維石墨烯材料的機(jī)械性能。高分辨率的

隨著移動(dòng)智能終端的普及與柔性可穿戴電子設(shè)備的快速發(fā)展，柔性傳感器成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。然而，實(shí)現(xiàn)柔性可穿戴電子傳感器的高分辨、高靈敏、快速響應(yīng)、低成本制造和復(fù)雜信號(hào)檢測(cè)仍有很大的挑戰(zhàn)。亞微米或納米級(jí)導(dǎo)電纖維有望為柔性可穿戴電子傳感器提供一種簡(jiǎn)單易控的電阻監(jiān)測(cè)解決方案。省自然科學(xué)基金杰出青年項(xiàng)目“采用石墨烯調(diào)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(jié)題驗(yàn)收。據(jù)介紹，石墨烯（Graphene）具有突出的電學(xué)性能、導(dǎo)熱性、透光性和超大比表面積等特點(diǎn)，在電子、信息、能源和材料等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。靜電紡絲是一種制備亞微米或納米級(jí)纖維的簡(jiǎn)單而靈活的技術(shù)，廣泛應(yīng)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(qiáng)度最高、導(dǎo)熱性最好的新型二維材料，在智能裝備、航空航天、能源儲(chǔ)存和環(huán)境治理等諸多領(lǐng)域應(yīng)用潛力巨大，是重要的戰(zhàn)略新興材料。然而，如何實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量石墨烯的高效率、規(guī)模化制備，一直是制約其大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)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(jìn)行，而溶劑對(duì)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(jìn)行。典型情況下石墨烯含量通常小于1mg/mL，這意味著生產(chǎn)1kg石墨烯至少需要1噸的溶劑用量。除此之外，石墨烯強(qiáng)烈的聚集傾向也使其難以存儲(chǔ)、運(yùn)輸，為后續(xù)應(yīng)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(xué)家憑借對(duì)石墨烯的深入研究，分享諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。復(fù)旦大學(xué)近日傳出消息，該校與新加坡國立大學(xué)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(shù)核心將非常容易“放大”到產(chǎn)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(qǐng)專利，2015年專利轉(zhuǎn)讓給國內(nèi)一家企業(yè)后，才在線發(fā)表于　《自然?通訊》。課題組負(fù)責(zé)人之一，復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系、聚合物分子工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(chǎn)品功能性添加劑 石墨烯不僅因諾貝爾獎(jiǎng)而廣為人知，它早已與生活息息相關(guān)。本來就存在于自然界

高性能阻燃材料對(duì)控制火災(zāi)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(yīng)用的機(jī)械性質(zhì)。中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所耿建新研究員團(tuán)隊(duì)，以紅磷雜化石墨烯為阻燃劑，制備了阻燃性優(yōu)異、同時(shí)具有輕質(zhì)和高機(jī)械強(qiáng)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(jià)鍵為該聚合物泡沫提供了高楊氏模量（83 kNm kg-1），該值相當(dāng)于或高于當(dāng)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(dá)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(fù)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(xué)鍵合到陶瓷層上。研究小組進(jìn)行了解釋，當(dāng)暴露在高溫環(huán)境下，石墨烯通常會(huì)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(duì)飛機(jī)的隔熱性能很有幫助。重量輕、強(qiáng)度高、減震性能好的特性使復(fù)合材料成為制備柔性電子器件的理想材料。因?yàn)樗哂泻芨叩膶?dǎo)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(zhuǎn)化為電能的裝置。普渡大學(xué)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(shè)計(jì)了一種分層的蜂窩結(jié)構(gòu)，這種蜂窩結(jié)構(gòu)是由多層的細(xì)胞墻組成的，作為基本的彈性單元。他

制備優(yōu)質(zhì)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(xì)作”，同時(shí)還要保證高質(zhì)量實(shí)屬不易。石墨烯的優(yōu)異性能源于其完美的結(jié)構(gòu)，一旦結(jié)構(gòu)遭到破壞，哪怕是非常小的破壞，也會(huì)導(dǎo)致其各項(xiàng)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(chǎn)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(yùn)含著極大的潛力。不再擔(dān)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(dāng)時(shí)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(duì)海洋生態(tài)造成的危害。兩年后，國際著名期刊《先進(jìn)材料》和《先進(jìn)功能材料》先后報(bào)道了一種具