石墨烯纖維打結圖

    高超團隊針對如何提升石墨烯纖維的力學(xué)性能和導電性能兩大關(guān)鍵問(wèn)題開(kāi)展了系統研究。首次提出了“全尺度協(xié)同缺陷工程”策略，實(shí)現了高性能石墨烯纖維的規?；苽?，所得石墨烯纖維直徑最細可達1.6 μm（約為頭發(fā)絲的1%~2%），力學(xué)強度最高可達2.2GPa，導電率達到8×105 S/m，代表了石墨烯纖維目前最高的性能水平。

    基于此，該團隊進(jìn)一步采用“化學(xué)摻雜”方法，將氯化鐵、溴、鉀等物質(zhì)引入到石墨烯纖維內部，得到摻雜的石墨烯纖維能顯著(zhù)提高載流子濃度，使其導電率有了數量級的提升。例如，纖維的導電率高達2.2×107S/m，高于金屬鎳（1.5×107 S/m）、接近金屬鋁（3.5×107 S/m）。另外，由于石墨烯纖維的密度遠低于金屬，其比導電率（導電率與密度的比值）約是鎳的8倍、銅的2倍，并與鋁相當。高超告訴《中國科學(xué)報》記者，高的比導電率使石墨烯纖維在輕質(zhì)導線(xiàn)、電動(dòng)馬達、信號傳輸、能源儲存與轉化、電熱器、電磁屏蔽、場(chǎng)發(fā)射等領(lǐng)域有巨大的潛在應用價(jià)值。