石墨烯

近日，中国科学院大连化学物理研究所二维材料与能源器件创新特区研究组研究员吴忠帅团队发展了一种三维石墨烯/纳米碳管多孔气凝胶材料，并将其应用于锂硫电池的硫单质载体和中间层一体化正极，获得高体积能量密度和优异循环稳定性的锂硫电池。相关研究成果发表在《纳米能源》（Nano Energy）上。锂硫电池具有高质量理论能量密度（2600Wh/kg）和高体积能量密度（2800Wh/L），被认为是一种非常有应用前景的高比能电池。但由于硫单质存在质量密度低（2.07g/cm 3）、导电性差（5×10-30 S/cm），以及充放电过程中活性物质体积膨胀大（78.7%）、多硫化物穿梭严重等问题，导致其虽然质量密度较

2013年第十二届浙江省青年科技奖获得者。浙江大学高分子科学与工程学系教授、博士生导师，高分子科学研究所所长。主要从事石墨烯材料研究。2013年获得国家杰出青年基金资助，2014年入选科技部“创新人才推进计划中青年科技创新领军人才”，2015年入选国家“万人计划”科技创新领军人才。刷新了当时世界上最轻材料纪录的“全碳气凝胶”，每立方厘米不过0.16毫克的重量，不仅获得了吉尼斯世界纪录认证，还被授予世界创新论坛“金袋鼠”创新奖；短短几秒便可完成充电的新型铝-石墨烯“超级”电池，循环充放25万次后依然电力十足并展现出耐热、抗冻、反复弯折不影响性能，等等，都是浙江大学高分子科学与工程学系高超团队取得

科学家们近期报道了一种超级电容器电极的前所未有的性能结果。研究人员选用的是一种石墨烯气凝胶材料，并利用3D打印机技术，构建了一个装有赝电容材料的多孔三维支架电极。在实验室测试中，新型电极实现了有史以来超级电容器报告中的最高面积电容（每单位电极表面积存储的电荷）。加州大学圣克鲁兹分校和劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的科学家们近期报告了一种超级电容器电极具有的前所未有的性能结果。研究人员选用的是一种石墨烯气凝胶材料，并利用3D打印机技术，构建了一个装有赝电容材料的多孔三维支架电极。加州大学圣克鲁斯分校的化学和生物化学教授Yat Li表示，在实验室测试中，这种新型电极实现了有史以来超级电容器所

石墨烯是一种强度非常高的材料，具有高导热性和导电性。石墨烯技术在电池制造、航空航天、分离、热管理、传感器等领域受到关注。但是用石墨烯材料制造复杂结构一直以来是难以实现的，如果这一问题得不到解决，将影响到石墨烯材料的的应用潜力。为了克服这一限制，美国弗吉尼亚理工大学（Viginia Tech）工程学院和劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的研究人员两年来一直专注于使用3D打印石墨烯气凝胶的研究，他们开发了一种石墨烯3D打印的新工艺，通过投影微立体光刻3D打印技术制造复杂石墨烯三维结构。通过该工艺制造的三维石墨烯结构，分辨率比之前的方法高出一个数量级，并能够保留二维石墨烯材料的机械性能。高分辨率的

随着移动智能终端的普及与柔性可穿戴电子设备的快速发展，柔性传感器成为人们关注的热点。然而，实现柔性可穿戴电子传感器的高分辨、高灵敏、快速响应、低成本制造和复杂信号检测仍有很大的挑战。亚微米或纳米级导电纤维有望为柔性可穿戴电子传感器提供一种简单易控的电阻监测解决方案。省自然科学基金杰出青年项目“采用石墨烯调控高分子溶液的流变行为与静电纺丝工艺性”于去年底通过了结题验收。据介绍，石墨烯（Graphene）具有突出的电学性能、导热性、透光性和超大比表面积等特点，在电子、信息、能源和材料等领域具有广阔的应用前景。静电纺丝是一种制备亚微米或纳米级纤维的简单而灵活的技术，广泛应用于生物医药工程、伤口涂覆、

石墨烯是现有材料中厚度最薄、强度最高、导热性最好的新型二维材料，在智能装备、航空航天、能源储存和环境治理等诸多领域应用潜力巨大，是重要的战略新兴材料。然而，如何实现高质量石墨烯的高效率、规模化制备，一直是制约其大规模应用的关键难题。理想解决方案是从天然鳞片石墨出发，将其在液相中剥离成石墨烯。据专家介绍，为避免石墨烯的不可逆聚集，液相剥离通常需要在特定溶剂中进行，而溶剂对石墨烯的分散能力则限制了剥离的效率，以致液相剥离很难在高浓度下进行。典型情况下石墨烯含量通常小于1mg/mL，这意味着生产1kg石墨烯至少需要1吨的溶剂用量。除此之外，石墨烯强烈的聚集倾向也使其难以存储、运输，为后续应用提出挑战

提起石墨烯，最出名的大概就是2010年两位科学家凭借对石墨烯的深入研究，分享诺贝尔物理学奖。复旦大学近日传出消息，该校与新加坡国立大学研究人员合作研发，寻找到全新的石墨烯高效率制备，这一技术核心将非常容易“放大”到产业。 与传统的发表论文、企业合作路径不同，课题组完全反着来――2013年创新成果，2014年申请专利，2015年专利转让给国内一家企业后，才在线发表于　《自然?通讯》。课题组负责人之一，复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程国家重点实验室卢红斌说：“好东西要放一放，沉淀一下可能更好。” 成为创新产品功能性添加剂 石墨烯不仅因诺贝尔奖而广为人知，它早已与生活息息相关。本来就存在于自然界

高性能阻燃材料对控制火灾具有重要意义。然而，传统阻燃剂具有毒性，并且缺少满足现代应用的机械性质。中国科学院理化技术研究所耿建新研究员团队，以红磷杂化石墨烯为阻燃剂，制备了阻燃性优异、同时具有轻质和高机械强度等特性的异氰酸酯基聚酰亚胺（PI）泡沫，如图1所示。石墨烯片和PI基体间的共价键为该聚合物泡沫提供了高杨氏模量（83 kNm kg-1），该值相当于或高于当前材料的最高水平（包括二氧化硅气凝胶、聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫等）。添加少量的红磷杂化石墨烯阻燃剂（2.2 wt%）就可以使该聚合物泡沫达到比通常聚合物阻燃材料更高的极限氧指数：通常聚合物阻燃材料的极限氧指数为20-30，该聚合物泡沫的为

复合材料是由夹在陶瓷层之间的相互连接的蜂窝状的石墨烯制成的。石墨烯支架被称为气凝胶，它通过一种叫做原子层沉积的过程，化学键合到陶瓷层上。研究小组进行了解释，当暴露在高温环境下，石墨烯通常会降解，但是陶瓷材料则具有耐高温和耐火性的特征，这些特性对飞机的隔热性能很有帮助。重量轻、强度高、减震性能好的特性使复合材料成为制备柔性电子器件的理想材料。因为它具有很高的导电性，而且是一种极好的隔热材料，它可能被用作阻燃、隔热的涂层，传感器以及将热能转化为电能的装置。普渡大学工业工程系副教授这样提到。研究人员把他们的成果归功于设计了一种分层的蜂窝结构，这种蜂窝结构是由多层的细胞墙组成的，作为基本的弹性单元。他

制备优质的石墨烯材料如同编织布匹，科研人员要在这种由六角形蜂窝状排列的碳原子组成的单原子薄膜上“精工细作”，同时还要保证高质量实属不易。石墨烯的优异性能源于其完美的结构，一旦结构遭到破坏，哪怕是非常小的破坏，也会导致其各项性能大幅下降。因此，有缺陷的石墨烯很难用于制备晶体管等高端精密产品。但如“粗布破絮”般不完美的石墨烯在去污环保、净化环境等方面，却蕴含着极大的潜力。不再担忧石油泄漏提及2010年美国墨西哥湾原油泄漏事件，恐怕现在还令人心有余悸。当时让人头疼又无奈的是，海水油污清除作业效果不佳，遏制不了漏油对海洋生态造成的危害。两年后，国际著名期刊《先进材料》和《先进功能材料》先后报道了一种具