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鐘文斌教授團隊在復合膜的增強增韌以及低溫儲量應用方面取得進展

發布者:發布時間:2021-09-06瀏覽量:


 

柔性可穿戴器件在便攜式移動電子設備、環境監測和人體運動檢測等領域具有廣闊應用前景而備受關注。為了穿戴器件的應用,柔性儲能器件的研究成為必然。雖然目前人們研制了不同結構和性能的柔性可穿戴儲能材料,但對儲能材料的力學性能如強度和韌性考慮較少,為了滿足能承受力學變形的穿戴的要求,通過不同的途徑開發具有高強高韌的柔性儲能材料成為關注的熱點。通過改性達到對材料增強增韌目的,往往是以犧牲對方為代價,即材料的強度提高而韌性常常降低。因此對材料同時增強增韌一直是研究工作者追求的目標。另外,為了器件的實踐應用,如低溫極端環境下材料的性能有效發揮也需考慮。

Journal of Materials Chemistry A成果發表截圖

我院鐘文斌課題組采用石墨烯和聚苯胺包裹碳納米管構建磚-泥結構的思路,引入含多酚結構的生物質單寧酸作為界面交聯劑制備了高拉伸強度(174.6 MPa)和韌性(9.17 MJ m-3 )的多孔復合膜。組裝成的柔性全固態超級電容器具有高的體積電容548.6 F cm3)和倍率性能(70.5%,從電流密度1 50 A g-1 ), 即使在溫度為-40 °C,能保持常溫83%的電容量。該工作為合成高強高韌的復合膜以及應用提供一定的參考。該工作發表在Journal of Materials Chemistry AIF=12.7)期刊上。論文第一作者為博士研究生吳丹,鐘文斌教授為通訊作者,喻楚英副教授參與了相關工作。

制備過程、結構和膜的任意變形圖

 

此外,目前人們致力研究摻雜的多孔炭作為儲能電極,在研究中為了提高電極的儲能性能,常需高的比表面積,因此電極材料的密度較低,獲得的儲能性能常?;谫|量的角度性能較好,但基于體積或密度的角度性能往往不令人滿意。因此獲得基于質量和體積性能俱佳的摻雜多孔炭儲能材料成為人們追求的目標。

Chemical Engineering Journal成果發表截圖

鐘文斌課題組采用摻雜的多孔炭與石墨烯構建互穿網絡的策略,合成的碳基材料被用作超級電容器電極時展現出超高的質量比容量(673 F g-1)和體積比容量(760 F g-1); 即使在高電流密度下(20 A g-1),也展現出高的質量比容量(456 F g-1)和體積比容量(515 F g-1); 采用硫酸做電解質構建的對稱超級電容器具有高的能量密度(27.6 Wh kg-1,在功率密度為 600 W kg-1時)。該工作為合成高儲能性能的碳基材料提供一定的參考。相關研究工作發表在 Chemical Engineering JournalIF=13.3)期刊上。博士研究生陳澤宇和碩士研究生趙斯琦為論文共同第一作者,鐘文斌教授為通訊作者,湖南師范大學趙海紅教授對測試提供了一定的幫助,喻楚英副教授參與了相關工作。

上述研究得到了國家自然科學基金項目的支持。論文鏈接分別為:

https://doi.org/10.1039/D1TA05729D

https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.127891

 

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