中國(guó)粉體網(wǎng)訊 石墨烯作為一種基礎(chǔ)二維材料具有優(yōu)異的力學(xué)、物理和化學(xué)性能，在能量存儲(chǔ)/轉(zhuǎn)換、膜法水處理等領(lǐng)域表現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。但從器件實(shí)用化角度考慮，如何讓二維材料在保持其本征特性的前提下構(gòu)建三維結(jié)構(gòu)并避免重新聚合是拓展其應(yīng)用的關(guān)鍵之一。
迄今，人們已經(jīng)開發(fā)了多種方法來(lái)獲得三維塊體或膜石墨烯自組裝體，如冷凍干燥法、模板制備法、直接化學(xué)氣相沉積法等，但這些方法獲得的三維石墨烯要么密度極低，孔隙極大（幾十到幾百微米），要么密度很大，比表面積主要來(lái)自微孔內(nèi)表面（小于1nm的孔洞），而在納米孔（2-100nm）范圍內(nèi)的三維連續(xù)石墨烯自組裝體研究還是一個(gè)空白。
近期，天津工業(yè)大學(xué)康建立教授與天津大學(xué)趙乃勤教授合作在此領(lǐng)域取得重大突破。該成果已在線發(fā)表于Nano Energy, 2016,doi:10.1016/j.nanoen.2016.04.019。IF 10.325。他們采用了一種兩步合成新方法，巧妙地避免了納米多孔金屬模板催化劑在高溫下快速長(zhǎng)大造成多孔石墨烯孔徑變大的難題，首次獲得了膜孔直徑在1-150nm的連續(xù)多級(jí)納米孔石墨烯膜（有效外比表面積可達(dá)954.7 m2/g）。將此石墨烯膜組裝成全固態(tài)超級(jí)電容器，獲得了超優(yōu)異的電化學(xué)儲(chǔ)能特性：全固態(tài)超級(jí)電容器的器件比容量高達(dá)38.2 F/cm3，能量密度和功率密度分別達(dá)到2.65mWh/cm3和20.8 W/cm3，比國(guó)際上已報(bào)道出的結(jié)果高出幾倍。這主要得益于其獨(dú)特的納米多孔結(jié)構(gòu)。此外，該儲(chǔ)能器件還表現(xiàn)出了優(yōu)異的機(jī)械性能，對(duì)折180o器件無(wú)破損且性能保持不變，這對(duì)可穿戴電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)尤為重要。隨著人們生活品質(zhì)的逐漸提高，可折疊/可穿戴電子產(chǎn)品將會(huì)成為未來(lái)社會(huì)的主流，如可折疊電腦、手機(jī)以及用于監(jiān)測(cè)人體健康的智能服裝等將會(huì)極大改變?nèi)藗兊纳罘绞剑@些產(chǎn)品的快速發(fā)展均離不開高性能柔性電源的支撐�？到⒔淌谂c趙乃勤教授繼去年在此領(lǐng)域取得突破以來(lái)（ACS Nano, 2015, 9,481）再次獲得重要進(jìn)展，其技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化將為該類產(chǎn)品的快速發(fā)展和升級(jí)換代提供強(qiáng)大的能源支持。
