2019年2月20日
根据一项最新的多孔碳纤维研究报告，这些材料可能用于工业环境，代表了从理论到应用阶段的重要一步。欧洲杯足球竞彩
该图显示了多孔炭纤维的合成和负载二氧化锰的情况。(a)将聚丙烯腈-嵌段-聚甲基丙烯酸甲酯(PAN-b-PMMA)的二嵌段共聚物纺成聚合物纤维毡。放大后，嵌段共聚物微相分离成双连续的网状结构。(b)热解后，嵌段共聚物纤维转化为多孔炭纤维(黑色)，具有连续而均匀的介孔(白色孔道)，具有高负载的过渡金属氧化物。(c)多孔碳纤维上负载氧化锰(品红)。在放大视图中，连续的碳纤维基体和部分填充的介孔分别为电子传导和离子扩散提供了有效的高速通道。(图片来源:弗吉尼亚理工大学)
刘国良，理学学院化学助理教授，大分子创新研究所成员。欧洲杯线上买球他一直在探索各种方法来制造具有均质多孔结构的碳纤维。刘在最近发表的一篇期刊文章中这样描述欧洲杯线上买球科学的进步，他的实验室是如何使用嵌段共聚物来开发具有均匀分布的中孔的碳纤维的，就像海绵一样。
仅仅一周后，刘慈欣又发表了一篇文章，但这一次自然通讯．最新的文章展示了由Liu开发的多孔碳纤维如何促进高能量密度和高离子/电子充电率，这在电化学储能装置中通常是相互排斥的。
这是与工业相关的下一步。我们想要一个工业友好的过程。现在，业界应该认真看待碳纤维，不仅要将其作为一种结构材料，而且要将其作为汽车、飞机等的能源储存平台．
刘国良，助理教授，弗吉尼亚理工大学理学院化学系。欧洲杯线上买球
引入pseudocapacitive材料欧洲杯足球竞彩
碳纤维在重量和机械强度等许多领域都表现出高性能，因此，它们被广泛应用于汽车和航空航天领域。刘的长期目标是开发由多孔碳纤维制成的汽车外壳，这种碳纤维可以在孔隙中储存能量。
然而，碳本身是不够的。尽管碳是一种结构良好的材料，但它没有足够的能量密度来生产具有高度挑战性的超级电容器。
在当今的工业标准中，碳被与所谓的伪电容材料结合在一起，虽然这种材料可以释放储存大量能量的潜力，但它们造成了另一个问题，即充放电速率缓慢。欧洲杯足球竞彩
锰氧化物(MnO2)是一种常用的伪电容材料，这要归功于其合理和低成本的性能。在装货前MnO2在碳纤维或其他类似材料上，Liu用KMnO使纤维饱和4前体的解决方案。这种前驱体随后与碳发生反应，腐蚀掉一层薄薄的碳层，然后粘附在剩余的碳上，产生一层大约2纳米厚的薄涂层。
然而，在MnO方面，行业遇到了一些困难2．而少量的MnO2导致存储容量降低，产生过量的MnO2产生一层极厚的电绝缘涂层。此外，它还减慢了离子传输。两者在慢充放电率中都起着积极的作用。
我们想把碳和赝电容材料结合起来因为它们的能量密度比纯碳高得多。欧洲杯足球竞彩现在的问题是如何解决电子和离子电导率的问题．
刘国良，助理教授，弗吉尼亚理工大学理学院化学系欧洲杯线上买球
然而，刘发现他的多孔碳纤维将能够解决这些问题。在他的实验室中进行的测试证明了这两方面的最佳结果:连续的高充放电率和高负载的MnO2．
刘的实验室表明，它们的负载能力约为7毫克/厘米2的MnO2在业绩下降之前;是MnO含量的两倍甚至三倍2目前可以被工业利用。
”在7 mg/cm的质量负荷下，我们已经达到了该材料理论极限的84%2”,刘说．”如果你负载7毫克/厘米2其他材料，你将达不欧洲杯足球竞彩到这个．”
短期应用程序
以刘的实验室报告的速度，由外壳驱动的汽车可能会比以往更快成为现实;然而，刘强东对这个概念进行了限制。
”从长远来看，我们可以只用超级电容电动汽车取代汽油”,刘说。”现在，我们能做的就是把它作为汽车的能量储存部件．”
根据他的说法，一个短期的应用将是使用碳纤维部件在短时间内提供大量的能源，以加快汽车速度。然而，除了汽车行业，刘先生也在研究其他交通应用。
如果你想要一架无人机为亚马逊送货，你就会希望无人机承载尽可能多的重量，你也希望无人机尽可能轻。碳纤维无人机可以做这两种工作。碳纤维是承载货物的坚固结构材料，也是为运输提供动力的储能材料欧洲杯足球竞彩．
刘国良，助理教授，弗吉尼亚理工大学理学院化学系。欧洲杯线上买球
关于这种材料的研究正在刘的实验室进行，据他说，他还有几个概念需要测试。
”我认为多孔碳纤维是一种平台材料”,刘说。”在前两篇论文中，我们关注的是汽车的能量储存。但我们相信这种材料可以做更多的事情。希望我们很快就能讲更多的故事．”
刘天宇，刘实验室博士后研究员，是这篇论文的第一作者。两名前博士后郭义晨和周正平，以及化学系三年级博士生郭东也参与了这项研究。
来源:https://vt.edu/