哈工大石墨烯材料生長技術獲重大進展

哈工大（深圳）2018年3月5日報道：近日，材料科學與工程學院於傑教授及其課題組2014級博士生曾傑在石墨烯材料生長技術取得重大進展，研究成果發表於國際著名材料期刊《先進材料》（Advanced Materials）（影響因子IF：19.791）。論文題目為「熱化學氣相沉積生長三維石墨烯纖維」。

石墨烯由於其獨特的單原子層結構而具有多方面的優越性質，近年來廣受關注，應用前景巨大。但是，由於石墨烯是片狀的，應用時極易發生團聚，從而喪失其源於單原子層結構的優越性質，製備具有立體網路結構的三維石墨烯是解決這一問題的有效途徑。

該成果利用熱化學氣相沉積（CVD）成功實現石墨烯片在電紡納米碳纖維表面的垂直定向生長，獲得了一種新型的三維石墨烯連續纖維材料，主要結構和性能指標比現有三維石墨烯材料大幅提高。

這項工作首創了一種三維石墨烯連續纖維材料，突破了熱CVD不能生長立式石墨烯的難題，找到了快速生長的催化熱解方法，並進行了大尺寸塊體材料生長示範，消除了立式石墨烯規模化應用的主要障礙，可望快速實現規模化生產。

課題組已將此項技術成功拓展至其它基底上生長立式石墨烯，如碳纖維、氧化物/碳化物/氮化物纖維、泡沫碳、炭黑、硅顆粒等，可廣泛應用於導熱/導電/高強複合材料、柔性導體、電磁屏蔽、吸聲、儲能、催化、吸附凈化等領域，展示了巨大的應用潛力。該成果已申請中國發明專利和PCT專利權。（李文婷/文 曾傑/圖）

來源：

http://www.hitsz.edu.cn/article/view/id-36480.html

另據材料人報道：用於高性能柔性鎳氫電池的可調控自支撐式超薄多孔鎳膜

近日，哈工大（深圳）於傑和香港城市大學支春義教授（共同通訊作者）及任中華（第一作者）等人通過工業上常用的絲網印刷技術和電沉積技術，首次開發出一種新型簡單的方法用以製備具有可控孔徑，密度和孔位分布的超薄多孔鎳膜（PNFs）。

通過使用商業化氫氧化鎳（β-Ni(OH)2）正極和聚乙烯醇（PVA）/氫氧化鉀（KOH）凝膠電解質，同時使用PNFs作為鎳基體，該研究團隊成功製備得具有優異柔性和更好電化學性能的固態鎳氫電池，該研究成果已經發表在Advanced Energy Materials上，題為「Tunable Free-Standing Ultrathin Porous Nickel Film for High Performance Flexible Nickel–Metal Hydride Batteries」。

本工作通過將絲網印刷和電沉積技術相結合成功開發出一種新型簡單的方法用以製備具有可控孔結構PNFs。通過調控PNFs的孔徑、密度和排列方式可以大大提高優化傳統鎳氫電池性能的潛力。

當使用PNFs作為鎳基體時，研究團隊製備出優於傳統的鎳氫電池和許多其他商業電池的高性能柔性固態鎳氫電池，此類電池具有優異的柔性，高達151.8 Wh kg-1和508.5 Wh L-1的能量密度以及87.9％-98.5％高能效。

作為高度成熟和自動化的技術，絲網印刷和電沉積技術有望應用於PNFs和微圖案的大規模生產中，從而推動鎳鎘電池，鎳氫電池，鎳鐵電池和鎳鋅電池等鎳基鹼性電池的廣泛應用。此方法為用於高性能電池多孔金屬的製備提供了可能，同時為提高各種能量存儲設備的能量密度提供了新的方法。

文獻鏈接：Tunable Free-Standing Ultrathin Porous Nickel Film for High Performance Flexible Nickel–Metal Hydride Batteries（Adv. Energy Mater. 2018, DOI: 10.1002/aenm.201702467）

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