近日, 哈工大材料科学与工程学院于杰教授及其课题组2014级博士生曾杰在石墨烯材料生长技术取得重大进展, 研究成果发表于国际著名材料期刊《先进材料》(Advanced Materials)(影响因子: 19.791). 论文题目为 '热化学气相沉积生长三维石墨烯纤维' .
石墨烯由于其独特的单原子层结构而具有多方面的优越性质, 近年来广受关注, 应用前景巨大. 但是, 由于石墨烯是片状的, 应用时极易发生团聚, 从而丧失其源于单原子层结构的优越性质, 制备具有立体网络结构的三维石墨烯是解决这一问题的有效途径.
目前的三维石墨烯制备技术存在孔隙过大, 活性边缘缺失, 缺陷多, 杂质多, 导电性差, 力学性能差等问题, 材料科学与工程学院博士生曾杰在导师于杰的指导下, 利用热化学气相沉积(CVD)成功实现石墨烯片在电纺纳米碳纤维表面的垂直定向生长, 获得了一种新型的三维石墨烯连续纤维材料, 主要结构和性能指标比现有三维石墨烯材料大幅提高. 这项工作首创了一种三维石墨烯连续纤维材料, 突破了热CVD不能生长立式石墨烯的难题, 找到了快速生长的催化热解方法, 并进行了大尺寸块体材料生长示范, 消除了立式石墨烯规模化应用的主要障碍, 可望快速实现规模化生产.
据悉, 课题组已将此项技术成功拓展至其它基底上生长立式石墨烯, 如碳纤维, 氧化物/碳化物/氮化物纤维, 泡沫碳, 炭黑, 硅颗粒等, 可广泛应用于导热/导电/高强复合材料, 柔性导体, 电磁屏蔽, 吸声, 储能, 催化, 吸附净化等领域, 展示了巨大的应用潜力. 该成果已申请中国发明专利和PCT专利权.
