碳纳米管纱材料在新能源器件中的应用探索

基本信息
批准号:51572146
项目类别:面上项目
资助金额:64.00
负责人:刘长洪
学科分类:
依托单位:清华大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:江少辉,张丁,周伊
关键词:
薄膜复合材料多壁碳纳米管
结项摘要

Carbon nanotube sheets are a kind of self-supporting transparent ultrathin films made of ordered carbon nanotubes, with a thickness only a few tens of nanometers. As a new nanomaterials form, it is a significant progress toward the application of nano materials. The applicant's affiliation, Tsinghua-Foxconn Nanotechnology Research Center at Tsinghua University has made outstanding contributions to the present, preparation technology and application of this material. For this technique we have own intellectual properties. Studies on the properties of carbon nanotube sheets are just launching soon, their application research is moreover in the ascendant. At this stage we need to promote this material continually, solving and optimizing some scientific issues emerging along with its development. By using our expertise in this field combined with the large-scale-preparation advantage of our affiliation, in this project we will carry out the research contents on the preparation and properties of carbon-nanotube-sheet composites, carbon-nanotube-sheet heat control devices as well as new energy converter exploration. Through the research on the composites, we will try to extend the performance of carbon-nanotube sheets, and provide a more solid foundation for their application. Through the thermal control devices and converter research on new energy, we will expand this material in the field of new energy application scope, developing new knowledge and consolidating the intellectual properties. The research plan and the research content in this project are all original from the applicant, which has important scientific significance and broad application prospects. Our pre-researches have confirmed the feasibility of the research plan of this project.

碳纳米管纱是自支撑透明超薄定向碳纳米管膜,仅有几十纳米厚。其作为一种新型纳米材料形式,是纳米材料走向应用的一次重大进步。申请人所在的清华大学 清华-富士康纳米科技研究中心为这种材料的提出、制备技术和应用作出了突出贡献。对于该技术我们拥有自有知识产权。碳纳米管纱性能研究刚开展不久,应用更是方兴未艾。此时需要我们持续推动,解决优化应用中遇到的一些科学问题。本项目将利用我们在该领域的研究特长,结合大规模制备能力优势,开展碳纳米管纱复合材料制备与性能、碳纳米管纱热能调控器件和新的能转换器件探索的内容研究。通过对复合材料的研究,扩展碳纳米管纱的性能指标,为应用提供更坚实的基础。通过热能调控器件和新能转换器件研究,扩大碳纳米管纱在新能源领域应用范围,开拓新知识,巩固知识产权。研究方案和研究内容都是申请人原创的,有重要的科学研究意义,并有广阔的应用前景。前期预研证实了研究方案的可行性。

项目摘要

在该项目支持下, 我们掌握了碳纳米管纱复合材料的制备方法、微观结构及对电学、光学性能的影响。详细研究了碳纳米管纱与某些金属材料间界面热整流现象。制备了基于碳纳米管纱的热二极管,探索了热的三极管的制备方法,成功制备了新型碳纳米管纱换热器件。这些碳纳米管材料的散热性能可使芯片的冷却效率提高达43.5%以上。在碳纳米管纱基新的能转换器件研究方面,探索了钙钛矿太阳能电池与聚苯胺/碳纳米管超级电容器集成的光充电储能器件;探索了以流动电势、空气电池等为原理进行集能/储能双重功能的自充电超级电容器件,证实了器件性能的有效性。这些研究具有很强的创新性和研究价值,为碳纳米管纱材料找到新的应用领域。研究计划内容已经得到全面执行,并取得圆满成果。结合本项目发表在Nano Letters (SCI影响因子12.279), Nano Energy (SCI影响因子15.548)等刊物上的标注论文有29篇,其中较高SCI影响因子(大于6)的有16篇。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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