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兼具高比刚度、高比强度、强能量吸收等优点的Cellular Materials(多孔材料),可应用于复合材料、环境、能源和生物等领域。构建密度低于10 mg/cm3超轻材料为目前国际研究热点,例如金属(Ni-P)、陶瓷(Al2O3)基等超晶格结构。然而,随着密度的降低,这些材料的力学、电学性能呈指数(n>2)降低,同时材料结构的稳定性以及可恢复形变显著变差。科学家梦寐以求的碳基的cellular materials,由碳纳米管或石墨烯组成,兼具优异的力学和电学性能。这要求结构单元(碳管或石墨烯片之间)由共价键连接,但是难以实现。
最近,中国科学院上海硅酸盐研究所、宾夕法尼亚大学和北京大学合作研究,毕辉、陈一苇和黄富强等发现了一种三维石墨烯管的“超级材料”(图1),属于一种新型的具有分级多孔结构的cellular material,兼具远优于已有碳材料的强力学、低密度、高导电等特性。该石墨烯宏观体的密度可低达1 mgcm-3(连续可调),比表面积可高达1000 m2g-1。该三维石墨烯首次由四连接的石墨烯纳米管通过碳碳共价键键合,形成类似金刚石的四配位三维稳固结构。
图1 三维石墨烯管宏观和微观形貌
该三维石墨烯管具有高强度,压缩模量可达100MPa,可以支撑自身重量的40,000倍,没有发生明显形变(图2),同时还具有超高弹性,压缩形变95%以上,循环1000次后几乎可完全恢复,为所有cellular materials之最。石墨烯空管材料拥有优异的电导率,电导率可达70 Scm-1,三维石墨烯管可作为性能优异的弹性导体,其力学和电学性能是目前报道的多孔石墨烯的1-2个数量级高,可以应用于新能源领域。此外,该材料具有超疏水特性,吸附有机溶剂超快,吸附有机溶剂达自身重量的600倍以上,可用于污水处理,如海上漏油等。
图2 三维石墨烯管优异的力学、电学和化学吸附性能
相关工作得到了国家自然科学基金、上海市科委重点基金项目的资助,相关结果于学术杂志《先进材料》(Advanced Materials,DOI: 10.1002/adma.201502682)上发表。
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8月25日下午,清华大学水利系34名研究生在土水学院党委书记傅旭东、土水学院党委副书记王睿和水利系研究生工作组组长单楷越的带领下,前往中国三峡新能源(集团)股份有限公司(以下简称三峡能源)开展党建交流活动。三峡能源董事长、党委书记王武斌,党委副书记卢海林,副总工程师闫俊义等参加活动。
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《能源评论》:2023年我国新能源汽车产销量分别为958.7万辆和949.5万辆,接近千万辆大关,您如何看待行业的发展前景?欧阳明高:近年来中国新能源汽车迅猛发展,2023年是一个具有里程碑意义的年份。新能源汽车市场渗透率已突破30%,今后每年销量将保持1000万辆左右,且行业发展从产量高速增长阶段进入
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