浙大教授高導電石墨烯纖維研究取得突破性進展

 石墨烯纖維是由石墨烯有序堆積排列而成新型碳質(zhì)纖維，具有優(yōu)異的電/熱傳輸特性。

 圍繞石墨烯纖維的高性能化和多功能化等關(guān)鍵問題，浙江大學高分子科學與工程學系高超教授課題組取得了系列突破性的研究成果，先后實現(xiàn)了高強度高模量石墨烯纖維、導電率比肩金屬的高導電石墨烯纖維。研究成果發(fā)表在國際著名期刊ACS Nano(《美國化學會 納米》)上。

 通過了解，導電材料導電性能的極限是超導，即導體電阻為零。能否研制出具有超導特性的石墨烯纖維，實現(xiàn)電流的無損傳輸，是高超教授課題組一直在努力尋求攻克的研究方向。高超課題組在前期工作的基礎(chǔ)上，通過氣相插層反應(yīng)，制備了金屬鈣插層的石墨烯纖維，測試了其導電性與溫度的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)當溫度降低至11K時，鈣插層石墨烯纖維電阻急劇下降，表現(xiàn)出超導體的性質(zhì)，當溫度達到4K時，電阻為零。

 另外通過磁學性能表征，也證實了鈣插層石墨烯纖維超導電性的本征屬性。磁鈣插層石墨烯纖維是第一個宏觀碳質(zhì)超導纖維，其超導轉(zhuǎn)變溫度為11K，與商用NbTi超導線相當。隨著制備工藝的改善，其超導轉(zhuǎn)變區(qū)間會進一步變窄，超導轉(zhuǎn)變溫度還會進一步提升。這種新型輕質(zhì)超導纖維在低溫物理、醫(yī)療磁共振成像、超導量子干涉、未來電力傳輸、航空航天等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

 論文第一作者為博士生劉英軍，這一研究成果由高超教授課題組與中國科學院物理研究所薛面起研究員、陳根富研究員合作完成，受國家自然科學基金資助。