單層氧化石墨烯及其宏觀組裝材料
首次提出石墨烯纖維的概念,提出液晶濕法紡絲策略實(shí)現(xiàn)了石墨烯纖維的連續(xù)制備及高性能化,開(kāi)辟了從石墨制取碳纖維的全新路徑
一、項(xiàng)目分類
重大科學(xué)前沿創(chuàng)新
二、技術(shù)分析
本成果具有創(chuàng)新性、先進(jìn)性。從高校的原創(chuàng)科學(xué)到原創(chuàng)技術(shù),再到工程化推進(jìn),且已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的技術(shù)成果。
成果第一完成人帶領(lǐng)科研與產(chǎn)業(yè)兩支隊(duì)伍,面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康,在單層氧化石墨烯及其宏觀組裝材料的產(chǎn)學(xué)研協(xié)同發(fā)展方面開(kāi)展科學(xué)研究、技術(shù)轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)化攻堅(jiān),獲得的成果如下:
發(fā)現(xiàn)了氧化石墨烯纖維在溶劑作用下精確可逆融合與分裂現(xiàn)象,揭示了二維大分子的獨(dú)特界面效應(yīng),打破纖維越粗越弱的Griffith定律,為未來(lái)粗且強(qiáng)的高性能纖維制備提供了新的理論依據(jù),成果發(fā)表在Science雜志上;(2)發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯的層狀和手性液晶新相態(tài),為石墨烯宏觀有序組裝材料提供了理論基石;(3)首次提出石墨烯纖維的概念,提出液晶濕法紡絲策略實(shí)現(xiàn)了石墨烯纖維的連續(xù)制備及高性能化,開(kāi)辟了從石墨制取碳纖維的全新路徑;(4)建立了較系統(tǒng)的液固相轉(zhuǎn)變組裝方法學(xué),制備出“世界最輕固體”石墨烯超輕氣凝膠,突破固體表觀密度極限;解決了宏觀材料高導(dǎo)熱和高柔性不能兼顧的難題,獲得了高導(dǎo)熱超柔性石墨烯導(dǎo)熱膜。
發(fā)明的新型石墨烯纖維,得到了Nature在線新聞(2011, 78)、Nature 石墨烯增刊(2012, 483, S33)等雜志期刊的高度評(píng)價(jià):“石墨烯物理性能優(yōu)異,但要駕馭這些性能,必須找到能將優(yōu)異性能納米級(jí)粒子轉(zhuǎn)化為宏觀材料的方法。來(lái)自中國(guó)杭州浙江大學(xué)的許震和高超正好實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)”等。石墨烯纖維打結(jié)圖與美國(guó)奮進(jìn)號(hào)、俄羅斯聯(lián)盟號(hào)飛船等一起入選了Nature 2011年度最具影響力圖像,入選理由為:“這一400微米石墨烯結(jié)由中國(guó)浙江大學(xué)許震和高超制備,顯示了納米尺度精巧的結(jié)構(gòu)控制。許和高將氧化石墨烯液晶紡制成米級(jí)柔性纖維并轉(zhuǎn)化成石墨烯紗線”。成果第一完成人“因石墨烯纖維的基礎(chǔ)研究工作”,獲得首屆錢(qián)寶鈞纖維材料青年學(xué)者獎(jiǎng)。
獲得的多維度多功能石墨烯宏觀組裝材料,得到了Nature(Nature 2013, 494, 404)、(Nature 2013, 497, 448)及Advanced Science News等的亮點(diǎn)評(píng)價(jià)或撰文評(píng)價(jià):“浙江大學(xué)高超團(tuán)隊(duì)用非模板法獲得了導(dǎo)電、彈性并且密度低于空氣的固體泡沫材料”,“浙江大學(xué)高超教授及同事報(bào)道了具有超高導(dǎo)熱且超柔性特性的石墨烯材料。這樣的設(shè)計(jì)理念和實(shí)驗(yàn)策略能夠拓展至其他二維納米材料中,使得很多大面積多功能的二維材料能夠應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)世界的柔性器件中,從航空航天到智能手機(jī),不一而足”等。超輕石墨烯氣凝膠獲得了 “世界最輕固體”吉尼斯世界紀(jì)錄,入選了“2013中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞”。
在Science、Nat. Electron.、Sci. Adv.、Adv. Mater.等國(guó)際知名期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文240余篇,連續(xù)四年入選科睿唯安全球“高被引科學(xué)家”。授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利百余件、國(guó)際專利8件。承擔(dān)國(guó)家自然基金委重大、重點(diǎn)、杰青項(xiàng)目及軍科委、科工局等項(xiàng)目10多項(xiàng),項(xiàng)目總經(jīng)費(fèi)近億元。
浙江大學(xué)
2022-07-22