近日, 哈工大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: 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.
目前的三維石墨烯製備技術存在孔隙過大, 活性邊緣缺失, 缺陷多, 雜質多, 導電性差, 力學性能差等問題, 材料科學與工程學院博士生曾傑在導師於傑的指導下, 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.
據悉, 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, 矽顆粒等, 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, 吸附淨化等領域, 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.
