中科院金屬所：石墨烯研發(fā)值得關(guān)注

沈陽中科院金屬所只設(shè)有沈陽材料(聯(lián)合)科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和金屬腐蝕與防護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室，以及沈陽先進(jìn)材料研究發(fā)展中心、材料環(huán)境腐蝕研究中心、國(guó)家金屬腐蝕控制工程技術(shù)研究中心和高性能均質(zhì)合金國(guó)家工程研究中心共4個(gè)研究中心，一共6大科研機(jī)構(gòu)。注重科技成果的轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化。

沈陽材料科學(xué)國(guó)家(聯(lián)合)實(shí)驗(yàn)室就設(shè)有非平衡金屬成立研究部、高性能陶瓷成立研究部、先進(jìn)碳成立研究部等11個(gè)研究部以及成立發(fā)展戰(zhàn)略研究中心點(diǎn)等3個(gè)研究中心。

該實(shí)驗(yàn)室以創(chuàng)建世界一流的材料研究實(shí)驗(yàn)室為戰(zhàn)略目標(biāo)，主要從事材料科學(xué)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究，研究領(lǐng)域涵蓋材料制備與加工、材料結(jié)構(gòu)分析與表征、材料設(shè)計(jì)與計(jì)算模擬、材料性能評(píng)價(jià)與使役行為等。

現(xiàn)設(shè)有非平衡金屬材料、材料疲勞與斷裂、固體原子像、高性能陶瓷材料、先進(jìn)炭材料、磁性材料與磁學(xué)、環(huán)境功能材料、工程合金、材料加工模擬、催化材料和功能薄膜與界面11個(gè)研究部，1個(gè)公共技術(shù)服務(wù)部以及材料發(fā)展戰(zhàn)略研究、材料基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和材料失效分析3個(gè)中心。

其次是沈陽先進(jìn)材料研究發(fā)展中心，設(shè)有高溫合金研究部、鈦合金研究部、特殊環(huán)境材料研究部、精密管材研究部、材料特種制備與加工研究部、材料表面工程研究部、專用材料與器件研究部等7個(gè)研究部。

從整體系統(tǒng)上看，沈陽材料科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和金屬腐蝕與防護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主要從事基礎(chǔ)研究;沈陽先進(jìn)材料研究發(fā)展中心和材料環(huán)境腐蝕研究中心屬于應(yīng)用研究;而國(guó)家金屬腐蝕控制工程技術(shù)研究中心和高性能均質(zhì)合金國(guó)家工程研究中心則是工程化。

據(jù)筆者了解，金屬所涉足新材料研究歷史已久。

從1957年開始，開始了高溫合金、難熔金屬、金屬陶瓷、防護(hù)涂層、核材料及石墨材料等新材料新技術(shù)的研究，陸續(xù)應(yīng)用于國(guó)家重點(diǎn)工程。

眾所周知，石墨烯是21世紀(jì)最值得關(guān)注的新材料之一，金屬所在這個(gè)領(lǐng)域的研發(fā)不僅起步早，而且步伐也快，一直走在科研的前沿，因此這也是金屬所較為值得關(guān)注的項(xiàng)目。

2012年，金屬研究所沈陽材料科學(xué)國(guó)家(聯(lián)合)實(shí)驗(yàn)室在前期制備出具有三維連通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的石墨烯泡沫的基礎(chǔ)上，利用該材料作為高導(dǎo)電的柔性集流體，設(shè)計(jì)并制備出可快速充放電的柔性鋰離子電池。

研究人員將三維連通的石墨烯網(wǎng)絡(luò)作為集流體，取代電池中常用的金屬集流體，不僅可有效降低電極中非活性物質(zhì)的比例，且三維石墨烯網(wǎng)絡(luò)的高導(dǎo)電性和多孔結(jié)構(gòu)為鋰離子和電子提供了快速擴(kuò)散通道，可實(shí)現(xiàn)電極材料的快速充放電性能。

該研究為高性能柔性鋰離子電池的設(shè)計(jì)和制備提出了一種新思路。

這種可快速充電的柔性鋰離子電池的制備工藝簡(jiǎn)單，具有潛在的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

此外，該研究團(tuán)隊(duì)還充分利用石墨烯和碳納米管的優(yōu)異特性，發(fā)展出超級(jí)電容器和鋰-硫電池用柔性電極材料，上述工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部和中科院有關(guān)項(xiàng)目的資助。