《超疏水電極的仿生構築與電化學性能研究》是依託北京航空航天大學，由劉克松擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：超疏水電極的仿生構築與電化學性能研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：劉克松
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目針對目前電化學空氣電極存在的工作效率較低、壽命不長等問題，結合我們在仿生具有微納米多級結構的特殊浸潤性材料及電化學方面的研究工作基礎，將仿生學與電化學相結合，擬開展超疏水電極的仿生構築與電化學性能研究。將自然界中動物、植物表面特殊浸潤性原理引入到電極材料表面，仿生構築具有微納米多級結構的超疏水電極，以提高電極固、液、氣三相反應界面的效率和穩定性，加速氣體的擴散傳質，從而提高電極的工作效率、延長使用壽命，研究其作為電化學空氣感測器性能。並揭示超疏水空氣電極的工作機理。通過受自然界特殊浸潤表面微觀結構的啟發→設計構築微納米多尺度結構的電極表面→超疏水功能化→套用實踐檢驗材料（電化學表征）→修改完善設計這樣一個螺旋上升的過程，提升我們設計和構築超疏水電化學電極的能力，實現特殊微觀結構與特異巨觀性能的協調統一，以期加速空氣電極材料向實用化和產業化的發展步伐。
結題摘要
自然界中的動物和植物經過億萬年的進化，其結構與功能已達到近乎完美的程度，實現了結構與功能的統一。向自然學習是新材料發展的重要源泉。仿生設計原理為創造新型結構及功能材料提供了新的方法和途徑。本項目結合我們在仿生具有微納米多級結構的特殊浸潤性材料及電化學方面的研究工作基礎，將仿生學與電化學相結合，開展了超疏水電極的仿生構築與電化學性能的研究。將自然界中動物、植物表面特殊浸潤性原理引入到電極材料表面，仿生構築具有微納米多尺度結構的系列超浸潤電極，並研究該材料在電化學領域的套用。首先，揭示了花生葉表面、壁虎腳趾表面等生物材料超疏水高粘附特性的機理，為仿生構築超浸潤電極材料提供了新思路。受生物材料表面超浸潤特性的啟發，仿生構築了系列超浸潤電極材料。系統開展了超浸潤電極材料在Kolbe電解反應、電極表面納米材料的可控制備等方面的套用研究。在上述基礎研究工作的基礎上，結合近年來國際研究熱點，仿生構築了系列具有多功能集成的仿生材料，並開展了多功能仿生材料在油水分離、集水、防腐蝕等領域的套用探索，取得了系列創新性研究成果。通過該項目的實施，項目負責人獲“教育部新世紀優秀人才支持計畫”（2011年）和“北京市青年英才計畫”（2013年），1名研究生獲國家獎學金。已在Progress in Materials Science，Annual Review of Materials Research, Nano Today，Advanced Materials，Acs Nano，Advanced Functional Materials，Nano Research，Small，Nanoscale，Applied Physics Letters，Journal of Materials Chemistry C等國內外高水平期刊發表SCI論文18篇，被引用300餘次，部分研究工作被選作封面給予報導，申請國家發明專利專利7項，培養研究生、本科生3人。多次應邀參加國內學術會議，並做主題報告或邀請報告。
