高性能石墨烯纖維研究獲突破

中國科學報訊（記者崔雪芹）浙江大學教授高超研究團隊近日在石墨烯纖維的規模化製備及高性能化等方面再次取得新突破，兩篇論文先後發表於《先進材料》。

高超團隊針對如何提升石墨烯纖維的力學性能和導電性能兩大關鍵問題開展了系統研究。首次提出了「全尺度協同缺陷工程」策略，實現了高性能石墨烯纖維的規模化製備，所得石墨烯纖維直徑最細可達1.6μm（約為頭髮絲的1%~2%），力學強度最高可達2.2GPa，導電率達到8×105S/m，代表了石墨烯纖維目前最高的性能水平。

基於此，該團隊進一步採用「化學摻雜」方法，將氯化鐵、溴、鉀等物質引入到石墨烯纖維內部，得到摻雜的石墨烯纖維能顯著提高載流子濃度，使其導電率有了數量級的提升。例如，纖維的導電率高達2.2×107S/m，高於金屬鎳（1.5×107S/m）、接近金屬鋁（3.5×107S/m）。另外，由於石墨烯纖維的密度遠低於金屬，其比導電率（導電率與密度的比值）約是鎳的8倍、銅的2倍，並與鋁相當。高超告訴《中國科學報》記者，高的比導電率使石墨烯纖維在輕質導線、電動馬達、信號傳輸、能源儲存與轉化、電熱器、電磁屏蔽、場發射等領域有巨大的潛在應用價值。

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