钟文斌教授团队在复合膜的增强增韧以及低温储量应用方面取得进展

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柔性可穿戴器件在便携式移动电子设备、环境监测和人体运动检测等领域具有广阔应用前景而备受关注。为了穿戴器件的应用，柔性储能器件的研究成为必然。虽然目前人们研制了不同结构和性能的柔性可穿戴储能材料，但对储能材料的力学性能如强度和韧性考虑较少，为了满足能承受力学变形的穿戴的要求，通过不同的途径开发具有高强高韧的柔性储能材料成为关注的热点。通过改性达到对材料增强增韧目的，往往是以牺牲对方为代价，即材料的强度提高而韧性常常降低。因此对材料同时增强增韧一直是研究工作者追求的目标。另外，为了器件的实践应用，如低温极端环境下材料的性能有效发挥也需考虑。
        我院钟文斌课题组采用石墨烯和聚苯胺包裹碳纳米管构建砖-泥结构的思路，引入含多酚结构的生物质单宁酸作为界面交联剂制备了高拉伸强度(174.6 MPa)和韧性(9.17 MJ m-3 )的多孔复合膜。组装成的柔性全固态超级电容器具有高的体积电容（548.6 F cm3）和倍率性能（70.5%，从电流密度1到 50 A g-1 ）， 即使在温度为-40 °C，能保持常温83%的电容量。该工作为合成高强高韧的复合膜以及应用提供一定的参考。该工作发表在Journal of Materials Chemistry A（IF=12.7）期刊上。论文第一作者为博士研究生吴丹，钟文斌教授为通讯作者，喻楚英副教授参与了相关工作。

制备过程、结构和膜的任意变形图

       此外，目前人们致力研究掺杂的多孔炭作为储能电极，在研究中为了提高电极的储能性能，常需高的比表面积，因此电极材料的密度较低，获得的储能性能常常基于质量的角度性能较好，但基于体积或密度的角度性能往往不令人满意。因此获得基于质量和体积性能俱佳的掺杂多孔炭储能材料成为人们追求的目标。
       钟文斌课题组采用掺杂的多孔炭与石墨烯构建互穿网络的策略，合成的碳基材料被用作超级电容器电极时展现出超高的质量比容量(673 F g-1)和体积比容量(760 F g-1); 即使在高电流密度下(20 A g-1)，也展现出高的质量比容量(456 F g-1)和体积比容量(515 F g-1)； 采用硫酸做电解质构建的对称超级电容器具有高的能量密度（27.6 Wh kg-1，在功率密度为 600 W kg-1时）。该工作为合成高储能性能的碳基材料提供一定的参考。相关研究工作发表在 Chemical Engineering Journal（IF=13.3）期刊上。博士研究生陈泽宇和硕士研究生赵斯琦为论文共同第一作者，钟文斌教授为通讯作者，湖南师范大学赵海红教授对测试提供了一定的帮助，喻楚英副教授参与了相关工作。
上述研究得到了国家自然科学基金项目的支持。论文链接分别为：
       https://doi.org/10.1039/D1TA05729D
       https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.127891


       文章来源：湖南大学
       钟文斌：男，博士，湖南大学教授，博士生导师，教育部新世纪优秀人才计划获得者。2005年获高分子化学与物理专业博士学位，现主要从事高分子材料、超分子组装和先进能源材料等领域的基础和应用研究。课题组近年主持国家自然科学基金(5项)、教育部新世纪优秀人才计划和湖南省自然科学基金重点项目等课题十余项。近年以第一作者或通讯作者在Journal of Materials Chemistry A, ACS Applied Materials & Interfaces和Macromolecules 等期刊发表论文多篇；为Advanced Materials等国际期刊的邀请通讯审稿人。另获教育部和湖南省自然科学二等奖各一项。