《高分子填充石墨烯材料》是依託清華大學，由曲良體擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：高分子填充石墨烯材料
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：曲良體
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
石墨烯是一種二維共軛高分子材料，在能源、感測、催化等領域有著廣泛的套用。這類材料的不易加工性和易於團聚特性大大降低了其性能。因此，石墨烯在實際套用時常常需要與其它高分子複合。已有的石墨烯/高分子複合材料中一般高分子是主要成分，石墨烯僅是少量填料，從而其本徵性能被嚴重削弱。本項目提出將高分子在單分子或亞分子層水平複合到石墨烯中,獲得高分子含量＜5 wt% 的高分子填充的石墨烯材料。其特點是基本保持石墨烯的本徵結構與性能，同時能將石墨烯材料的力學性能（特別是韌性）提高2-10倍。建立系列石墨烯/高分子組裝複合以及從凝膠到薄膜的加工新技術以控制高分子填充石墨烯的組成,組成分布與微結構，最大限度地增加複合材料的比表面積或界面積。該項目的確立與實施，有望製備出力學、電學性能優異的石墨烯材料，並能為研製柔性、耐用、且廉價的高性能石墨烯基儲能器件，感測器件和新型電化學催化劑提供理論、材料和技術基礎。
結題摘要
石墨烯材料的不易加工性和易於團聚特性大大降低了其使用性能。因此，石墨烯在實際套用時常常需要與其它高分子複合。已有的石墨烯/高分子複合材料中一般高分子是主要成分，石墨烯僅是少量填料，從而其本徵性能被嚴重削弱。本項目的研究內容與目標是將高分子在分子或亞分子層水平複合到石墨烯中,獲得低高分子含量的高分子填充石墨烯材料。既保持石墨烯的本徵結構與性能，同時能大大提高石墨烯材料的力學性能（特別是韌性）。研究包括建立系列石墨烯/高分子組裝複合以及從凝膠到薄膜的加工新技術以控制高分子填充石墨烯的組成,組成分布與微結構，最大限度地增加複合材料的比表面積或界面積。製備出力學、電學性能優異的石墨烯材料，並能為研製柔性、耐用、且廉價的高性能石墨烯基儲能器件等提供理論、材料和技術基礎。自2015年立項以來，圍繞項目研究計畫和研究目標,主要開展了石墨烯的結構控制製備，高分子填充石墨烯複合薄膜和三維多孔組裝體材料的製備以及在能源領域的套用等方面的研究。主要進展包括：開發了高產率製備氧化石墨烯以及控制氧化石墨烯缺陷密度、官能團種類和尺寸的有效方法, 建立了對氧化石墨烯片尺寸分離的多孔膜過濾方法；在分子水平實現了高強度、高導電高分子填充石墨烯複合薄膜的製備,獲得高分子含量＜5 wt%的高分子填充石墨烯材料，同時將石墨烯材料的力學性能（特別是韌性）提高2-10倍。建立了系列石墨烯/高分子組裝複合方法，以及從凝膠到薄膜的加工方法，發展了高分子輔助定向冷凍、水熱還原組裝、雷射輻照還原技術，得到微結構取向高度一致的三維結構多孔石墨烯材料，探索了其在高性能石墨烯基儲能器件，感測器件和新型電化學催化等方面的套用。共發表研究SCI論文118篇, 其中影響因子超過10的SCI論文40篇，申請專利13項,獲得授權專利5項。項目標註研究論文總計被SCI引用4465次，其中他引4087次；項目主要成員石高全教授、李春副教授獲得2016年國家自然科學二等獎（排名分別為：1/5、3/5）。
