天津大学&清华北大：碳纳米管能源技术新突破！
天津大学&清华北大：碳纳米管能源技术新突破！
近日，天津大学王成扬-陈明鸣-吉科猛教授团队发表综述文章，系统总结了碳纳米管在电化学储能领域的最新研究进展。这一突破性研究不仅展示了碳纳米管在能源存储方面的巨大潜力，也为未来可持续能源技术的发展提供了新的方向。
天津大学：石墨烯储能应用的重大突破
天津大学化工学院王成扬教授课题组与南开大学陈永胜课题组自2008年起开展合作研究，成功攻克了石墨烯材料用于储能应用的关键难题。他们创新性地采用辊压法制得高密度石墨烯电极，并系统研究了其结构及作为超级电容器电极的电容特性。2009年，两个课题组联合发表的首篇石墨烯超级电容器研究论文“Supercapacitor Devices Based on Graphene Materials”（J. Phys. Chem. C, 2009, 113 (30):13103-13107）已成为该领域的高被引论文，引用次数超过1500次。
这一突破性成果不仅展示了石墨烯在储能领域的巨大潜力，也为碳纳米管在电化学储能中的应用提供了重要参考。王成扬课题组作为国内最早从事新能源材料与储能技术研究的科研团队之一，已在多个新材料领域实现产业化技术转化，为推动我国新能源技术发展做出了重要贡献。
清华大学：闪速焦耳热技术的创新应用
清华大学环境学院邓兵课题组在碳纳米管制备领域取得重要进展。他们系统评述了闪速焦耳热技术在固体废物利用和环境污染修复领域的应用，该技术具有宽控温范围、超快处理、高能效、低碳排放等特点。
闪速焦耳热技术通过施加高功率、短时电脉冲，使热量直接在材料内部快速生成，电能转化为热能的效率接近100%。邓兵课题组基于这一技术开发了战略关键金属短流程选择性分离回收、固体废物升级转化制备高价值功能材料、危险固废和污染土壤快速修复等一系列新原理方法，并进行了规模化应用验证。
这一技术在制备高质量碳纳米管方面展现出显著优势，为碳纳米管在能源技术领域的应用提供了新的可能性。相关研究成果已发表在《自然综述·清洁技术》（Nature Reviews Clean Technology）上，标志着我国在这一领域已达到国际领先水平。
北京大学：碳纳米管纤维的革命性突破
北京大学张锦院士团队在碳纳米管纤维研究中取得重大突破。他们采用优化分层结构的策略，成功制备出动态强度高达14 GPa的碳纳米管纤维，这一数值远超现有商业纤维的性能指标。
研究团队通过渐进拉伸、注入PBO纳米纤维和分子链以及机械轧制等工艺，显著改善了碳纳米管纤维的界面相互作用、纳米管排列和致密化程度。最终获得的纤维不仅具有8.2±0.2 GPa的高准静态拉伸强度，还展现出170.3±17.9 MJ m⁻³的韧性，电导率更是达到2.9×106 S m⁻¹。
这一突破性成果为碳纳米管在能源技术领域的应用提供了新的材料选择。高强度、高韧性和优异导电性的碳纳米管纤维，有望在高性能电池、超级电容器等能源存储设备中发挥重要作用。
碳纳米管在能源技术领域的应用前景
碳纳米管在能源技术领域展现出广阔的应用前景，特别是在超级电容器和锂电池领域。
超级电容器：碳纳米管具有高比表面积和良好的导电性，是制造高性能超级电容器的理想材料。其独特的中空结构和优异的电化学稳定性，使其在高功率密度和长循环寿命方面具有显著优势。
锂电池：碳纳米管的优越嵌锂特性和高导电性使其成为锂电池导电剂的理想选择。其独特的中空结构和层间空隙为锂离子提供了丰富的存储空间和快速传输通道，显著提升了电池的能量密度和充放电效率。
储氢材料：碳纳米管具有良好的储氢性能，经过特殊处理后可实现高效储氢。这一特性使其在燃料电池和氢能源存储领域具有重要应用前景。
热管理材料：碳纳米管的高热导率使其在电子设备的热管理领域具有重要应用价值。其优异的热传导性能可有效解决高功率电子设备的散热问题。
综上所述，碳纳米管凭借其独特的物理化学性质，在能源技术领域展现出巨大的应用潜力。天津大学、清华大学和北京大学的最新研究成果，不仅推动了碳纳米管材料的性能提升，也为未来可持续能源技术的发展提供了新的方向。随着研究的不断深入和应用技术的持续创新，碳纳米管有望在更多高科技领域发挥重要作用，为实现碳中和目标和推动能源革命做出重要贡献。