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高强度石墨烯纳米复合材料的化学制备策略

石墨烯纳米复合材料具有极好的力学强度和高电导率被广泛用于柔性储能和便携式电子器件等领域。然而,目前制备出的石墨烯纳米复合材料由于存在孔隙和褶皱等,限制力学和功能性能的协同提升。近十几年来,研究者们已经采用一系列制备策略来消除存在的结构缺陷,来获得高力学性能石墨烯纳米复合材料。基于此,北京航空航天大学程群峰教授(点击查看介绍)课题组在Angewandte Chemie International Edition 综述了石墨烯纳米复合材料的最新制备策略、性能以及面临的挑战。综述中详细介绍了几种比较典型有效的化学制备策略,包括填充策略、去褶皱策略、协同策略以及外力拉伸牵引策略等,制备出石墨烯纳米复合材料在电磁屏蔽、热导率、电化学储能以及离子渗透方面具有广泛应用(如图1所示)。

图1. 制备高强度石墨烯纳米复合材料的典型策略及应用


程群峰教授课题组在综述中给出自2006年来制制备石墨烯纳米复合材料的典型方法,这些方法致力于克服结构缺陷,获得高拉伸强度石墨烯纤维(3.4 GPa)和高强度石墨烯薄膜(1.5 GPa)(如图2所示)。同时,综述中比较了各种方法的优缺点,来进一步指导高强度石墨烯纳米复合材料的制备。最后,介绍了目前石墨烯纳米复合材料当前所面临的挑战,以及综述中所述的制备策略同样适合于其他高性能纳米复合材料的制备。

图2. 自2006年以来高性能石墨烯纳米复合材料制备策略的发展趋势


这一综述近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上,文章通讯作者为北京航空航天大学化学学院程群峰教授,第一作者为周天柱博士。


原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Chemical strategies for making strong grapheme materials

Tianzhu Zhou, Qunfeng Cheng*

Angew. Chem. Int. Ed., 2021, DOI: 10.1002/anie.202102761


程群峰教授简介


程群峰,北京航空航天大学化学学院,教授,博士生导师。2008年获浙江大学高分子化学与物理博士学位,后分别在清华大学、美国佛罗里达州立大学从事博士后研究。2010年就职于北京航空航天大学化学学院,2019年获北京市杰出青年基金资助,2016年入选教育部青年长江学者,2016年获中国化学会青年化学奖,2015年获国家优秀青年基金资助,2014年获第十四届霍英东基金资助,2012年入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”和“北京市科技新星”。


程群峰教授研究团队主要从事仿生高分子纳米复合材料的研究工作,取得了一系列研究进展,提出了仿生构筑高强、高韧纳米复合材料的普适性策略。在Nat. Mater., Nat. Commun., PNAS, Angew. Chem., Int. Ed., Adv. Mater.等期刊发表SCI论文80余篇,其中影响因子>10的论文35篇,论文引用4000余次,H因子35,授权中国专利20项,部分研究成果被Nature 选为研究亮点报道、人民日报头版报道。自2018年3月-至今 担任国际材料领域Materials Science and Engineering-C 期刊编辑。


程群峰

https://www.x-mol.com/university/faculty/19046 

课题组网站链接

http://chengresearch.net/zh/home-cn/ 


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