碳纳米管和石墨烯的完美结合_新型碳基纳米材料诞生_
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第
Ｓ
期 丁 宝 华 等 细 镶 嵌 结 构 沥 青 焦 的 制 备 与 表 征
， ：
？
２ ９
？
平 面结 构 是
，
由 沥 青分 子 热 解 缩 聚 环 化 芳 香 化 后
。
形 为
７ ６ ８３
．
％ 的 改 质 沥青
。
，
再经过 炭 化 和焙 烧 后 获得
，
成 的 大 分 子 片 层 结构 堆 积 而 成
，
，
。
这种材料可 用于电容
－
－
器和 电 池 中 进行储能 ｆ
ｔ
“
。
这 种 材 料 可 用 于 更 加 广 泛 的 领 域 包 括 传 感 器 可 穿 戴 电 子 设备 热 管 理 以 及 多 功 能 航 天 系
，
－
、
、
统
” 。
Ｒ ｏｙ
如 是说
。
科学 家 们 正 继 续 探 索 这 种 单
Ｘ
Ｗ ａｎｇ 如 是 说
。
这 种 结 构 具 有 巨 大 的 表 面 积 有 利 于 输运 性 质
，
。
利用
Ｂ
ｒ ｕｎ ａ ｕ ｅ ｒ
，
Ｅ ｍｍ ｅ ｔｔ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｌｌ ｅ ｒ
。
理
论
，
他们 计 算 出 这 种 结 构 的 表 面 积 可 达 到
，
５２７
ａ／ ｒ
２
ｇ
。
试 验表 明 这 种 材 料 是 高 效 储 能 的 理想 电 极
ｐｉ
ｔ
ｃｈ ａｎ ｄ ｉ
ａ
ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ［Ｊ ］ ｐｐｌ ｉｃ ａｔ
．
点
２ ８ ５ Ｔ
、
Ｗ
；
（
ＴＩ
＝
）
６６
．
８３
％
、
Ｗ
（
ＱＩ
＝
）
５９
．
４ ５％
，
结 焦 值
Ｈ
Ｃｈ ｅ ｍ Ｔｅ ｃ ｈｎ 〇 ｌ
，
２００ ０ ２（
，
ｌ）
：
２５
＿
３
１
．
－
１
－－
１
１
－
１ １
，
．
在纤维状超级电容
，
＝
．
．
器 中 面 积 容量 可 髙 达
一
ｎ ８ ９ ４ ｍ Ｆ／ ｃ ｒ
．
２
，
长度 容 量可 达
２３ ９ ｍ Ｆ／ｃ ｍ 。
其 性 能 可定 制 通 过
。
一
步 法 这种 材 料 可 以 非 常 长 可
，
．
．
＋进 人
个 更 宽 的 或 更 窄 的 管 内 纳 米 管 的 密 度 可 进行 改 变 从 而 获 得 满 足 不 同 需 求 的 不 同 材 料
。
＂
《
》］
■
■
，
＂
有 优 异 的热 导 和 电 导
Ｈ
－ －
”
。
Ｌ ｍ ｎｇ Ｄａｉ
ｉ ｉ
如是说
。
Ｄａ
）
、
ｉ
与 乔 治 亚 理 工 学 院 Ｇｅ ｏ ｒｇ
（
ａ ｌ ｎｓｔ ｉ ｔ ｕｔ ｅ ｏ ｆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇｙ
）
材 料 科学 与 工程
ｉ
ｉ
ｔｏ ｗ ｅ ｒ ｇｈ
首席教授
一
步 法 工 艺 制 备 无缝 碳 基 纳 米 材 料 在 三 个 维 度 中 都 具 有 优 异 的 热 电 和 力 学 性 能
，
。
．
．
－
－
该 研 究 有 望 提 高 高 效 电 池 和 电 容 器 的 储 能 容 量 提 高 太 阳 能 电 池 的 能 量 转 换 效 率 可 作 为 轻 质 隔 热 涂层 等
．
、
反 应 温度
（
２８ ０
？
３ ３０
［
ｂｏ ｎ １ ９ ９ ３
，
，
４ １
３
－
４
１９
．
冗
）
、
反应时间
。
０
￣
１
２ ｈ
）
改 质 可 以 得 到不 同 性质 的
，
－
５］
张 怀 平 刘 春林
，
，
吕
春祥 等 空 气 氧 化法 制 备 的煤 焦 油
， ？
改 质浙 青
Ｗ 胃炭
。
炭 化后 制 备 出
［
ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔｅ ｄ
ｉ
ｓ ｏ ｔｒ ｏ
ｐ
ｉ
ｃ
ｅ ｔｒｏ ｌｅ ｕｍ ｃｏ ｋ ｅ ｓ ［Ｊ］ Ｃ ａ ｒｂｏｎ ， １ ９７ ２ １ ０ ２ ｐ （ ）
．
：
，
重要 因
（
１
６５
－
１
７
１
．
２
）
在 氧 化 温度
Ｍ Ｐａ
：
３
３ ０
丈 父气流量
、
４０ Ｌ ／ ｈ
，
墨烯 覆 盖 其表 面 仍 然 保 持 其 结 构
，
。
■
■
“
在孔 上 生 长 出 放 射 状 排 列 纳 米 管
” 。
。
套 在线 及 纳 米 管 阵 列 上 的 石 墨 烯 以 共 价 键 结 合 形 成 纯 的 碳 碳 结 构 从 而
－
…
，
，
“
＇
＇
减 少 热 阻 和 电 阻
，
Ｉ
Ｊ
Ｂ Ｂ
ｉ
ｎ ｐ Ｔ ｒ Ｔ ｒ
． ．
，
，
ａｒｒ １ Ｃ Ｌｅ ｗ ｉ ｓ Ｃ ｈｅ ｍ ｉｃ ａ ｌｃ ｈａ ｎ ｅ ｓ ｄｕ ｎ ｎ ｈ ｅ ｍｉ ｌｄ ａ ｉ ｒ ｇ ｇｔ
．
，
．
，
．
，
。
ｏｘ
［
ｄ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｏ ｆ ｐ ｉｔ ｃｈ ［Ｊ ］
？
，
青 的 发展 无 法 形 成具有 大 片 层 结 构 的 分子 且 分
，
，
子 间 堆 积 有 序 度 差 在 后 续 热 解 炭 化 中 导 致 杂 原 子 ｍ
／
Ｉ
＾
化 学 术 年 会 论 文 集
［
（
上册
，
）
２０ １ ０
，
．
：
１５
－
１
８
．
，
３
Ｊ
脱 除 而 片 层分 子 的 无序 状 态 被保 留 下 来
－ －
Ｙｕ ｈｕ ａＸ ｕｅ 以
，
及 温州 医 科大 学 的
Ｊｉ
ａ
Ｑ
ｕ
和 Ｈ ａ ｏ Ｃ ｈ ｅｎ 教 授 保 持 密 切 合 作
，
。
为 了制 备这种三维材料 研
． ．
究 人 员 沿着 微 型 铝 线 的 长 度 方 向 和 圆 周 腐 蚀 放 射 状 排 列 的 纳 米 孔 接 着 采 用 化 学 气 相 沉 积 方 法 用 无 金 属 催 化 的 石
Ｘ
ｉ
Ｄ ａｙ ｔｏ ｎ
空 军 研 究 实 验室
Ａ
ｉ
ｒ Ｆ ｏｒｃ ｅ
Ｒ ｅ ｓ ｅ ａｒｃ ｈ Ｌ ａｂｏ ｒａ
（
ｏｒ ， ｙ
Ｄ ａ ｙｔ ｏ ｎ ）
ｔｉ
材料 和制 造 局
－
－
首 席 材 料 研 究 工 程 师
Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒｃ ｈ
Ｉ
Ｒ ｏｙ
ｒｏ
；
以 及 来 自 美 国 国 防 部 多 学 科 大学 研 究 倡 议 项 目
（
Ｄ ｅ ｆｅ ｎ ｓｅ
一
－
Ｍｕ
ｌ
ｄｉ ｓｃ ｉｐ ｌｉ ｎａ ｒｙ
Ｕｎ
ｉ
ｖ ｅ ｒ ｓｉ ｔ
ｙ
？
？
ｎ ｉｔ ｉ ａ ｔ ｉｖ ｅ
（
Ｍ ＵＲ
Ｉ
）
ｐ
ｇ
ｒ ａｍ
Ｊｏ
ｙ
ｃ ｅｌ
ｙ
ｉｓ ｏ ｎ ， Ｐ ｒｏ ｇｒ ａ ｍ ｎ Ｈ ａｒ ｒ
Ｍ ａ ｎ ａ ｇｅ ｒ
、
）
）
的 其他研究人员
，
这 是 因 为 沥 青 被 深度 氧 化 后 形
，
［
１］
朱
一
飞 同 性石 油 焦 生 产 技 术 及 应用 ０ 炭 ＃
．
］
？
，
１
＂２
（
１
）
：
４ ５ ３〇
－
．
成 含 氧 官 能 团 交联 齐 聚 物 等 阻 碍 了 广 域 中 间 相 沥 Ｐ
，
］
万红 根 杨 观章 各 向 同性焦 在 中 国高 端炭材料领 域的 应
（
起 进行了 将近
ｉ
４
年 的 研究
ｉ
。
同 时与
＇ ＇
Ｃ ＷＫ Ｕ
副 研 究 员 纳 米 生 物 应 用 先 进 材 料 研 究 所 访 问 学 者 温 州 医 科 大学 Ｗ ｅ ｎｚｈ ｏ ｕ Ｍ ｅ ｄ ｃ ａ
－
、
ｌ
Ｕｎ
ｉ
ｖ ｅ ｒｓ
ｔ
ｙ
）
眼科
，
学 和 验 光 学 院 的
． ．
Ｈ
．
Ａ
ｉ
ｒ ｂ ｌｏ ｗｉ ｎ
ｇ
ｏｆ ｃ ｏａ ｌ
（
１
）
（
４０
ｔ
ａｒ ， ｈ
ｙ
ｄｒ ｏ ｇ ｅ ｎａ ｔｅ ｄ ｃ ｏａ ｌ ｔａ ｒ
３ １
：
，
ｐ
ｅ ｔ ｒｏ ｌ ｅｕ ｍ
ｐｉ ｔｃ ｈ ｅ ｓ ［Ｊ］
，
Ｃａｒ
－
Ｌ／ ｈ
）
、
反 应压 力
（
０
￣
０ ５ Ｍ Ｐ ａ）
，
，
。
该研 究 ９
－
－
■
＇
月
４ 日
“
在线发表于 在我 们 的
一
Ｓ ｃ ｉｅ ｎ ｃ ｅＡ ｄ ｖａ ｎｃ ｅ ｓ
期刊上
－
…
。
一 ，
＂
步法 中 界 面 由 碳 碳 键 合 而成 因 此 看 起 来 就 像 是
，
个单
ｉ
一
的 石 墨 烯 片 这 使 其 在 所 有 面 上 都 具
－
－
－
１
Ｋ Ｈ
－
￣
Ｉ
ｈ Ｈ
－
￣
￣
Ｉ
Ｋ ＋ Ｈ
－ －
－
－
－ １
－ －
－
１
－
－－
１
－
－
－
－
－－
１ １
￣
１ Ｉ
ｈ Ｈ
－
￣ －－
Ｉ
－
１
－－
－ １
－
－
－
Ｈ
－
Ｈ
－
－
－ （
－
－
＋、
碳 纳 米 管和 石 墨 烯 的 完 美 结 合
Ｘ
—
一
新型 碳 基 纳 米 材 料诞 生
、
个 国 际 团 队 首 次 开发 出 了
（
ｏ ｎ ｏ ｆ ｉ ｓｏ ｔｒｏ
wenku.baidu.com
ｐｉ
ｃ
ｐｉ
ｔｃ
ｏｒ ｅ ｎｅ ｒａ ｌ ｕ ｒ ｏ ｓ ｅ ｃ ａ ｒ ｈ ｐｒ ｅ ｃ ｕｒ ｓ ｏｒ ｓ ｆ ｇ ｐ ｐ
－
？
ｂｏ ｎ ｆｉ ｂｅ ｒ ｓ
（
ＧＰＣ Ｆ
）
ｂ ｙ ａ ｉｒ ｂ ｌｏ ｗｉ ｎ ｇ
ｎ ａ ｄ
．
Ｃａ ｒｂｏｎ
ｉ
，
１
９ ７ ８ １ ６ （６ ） ４ ３ ９
：
－
，
４４
．
４ ］ Ｚ ｅ ｎｇ Ｓ Ｍ
ｔ ｉ
，
Ｍ ａ ｅ ｄａ Ｔ Ｔｏ ｍ
，
ｔｓ
ｕ Ｋ
，
ｉ Ｍ ｏｎ ｄｏ ｒ
Ｊ ， ｅ ｔ
ａｌ
．
Ｐｒ ｅｐ ａｒａ
－
３
结 论
将 中 温煤 焦 油 沥 青 通 过 控 制 空 气 流 量
系 列光 学 显微结构 不同
ｍ ６ Ｍ Ｐ Ｗ ｈ ｔ ａ ｋｅ ｒ Ｌ １ Ｕ ｎ ｎ ｄ ｓ ａ ｆ ｉ ｆ ｏ ｒｍａｔ ｏｎ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｓｍｓ ｏ ｆ ｉ
［
Ｊ
ｉ
ｔ
ｔ
．
ｉ
ｉ
，
Ｍ度 和 压 力 是 影 响 后 续 浙 青 焦 显 微 结 构 Ｗ
一
３
Ｄ
石 墨 烯 层 纤 维 能 够 带来 的 性 能 并 开 发 制 备 多 层 纤 维 的 工 艺
，
，
。
该
＿
Ｊ
摘 自 新 材 料在 线 ｊ 十
［
研 究 受 到 美 国 国 防 部 空 军 科 学 研 究 办 公 室 下 辖 多 学 科 大学 研 究 计 划
以及温州 医科大学 的 资助
Ｚ ｈｏ ｎ ｇ Ｌｉ ｎ Ｗａ ｎ ｇ （ Ｚ ｈ ｅ ｎｈ ａ
ｉ
王中林
ａ
；
资 深 研 究 科 学 家 Ｙｏ ｎ ｇ Ｄ
（
ｉ
ｎ
ｇ
；
北 德 克 萨 斯 大学
ｔ
（
Ｕｎ
ｖ ｅ ｒｓｉ ｔ ｏ ｏ ｒｔ ｈ ｙ ｆ Ｎ
．
．
Ｔｅ ｘ ａ ｓ
）
材 料 科 学 与 工程 教 授
Ａ
ｊ
ｉ ｔ
、
氧化
７］
Ｒ ｏ ｂａ ｋ Ｚ
ｅ ｓｏ
，
Ｋｕ ｂ
ｉ
ｃａ
Ｋ
，
Ｍ
ｉ
ａｎ ｏ ｗｓ ｋｉ Ａ
ｔｓ
．
Ｐｒ ｅ ｐ ａｒａ
ｔ ｉｏ
ｎ ｏｆ ｔ ｈｅ
Ｐ ｏ ｌ Ｊ
压 力 ０
．
５
、
氧 化 时 间 ８ ｈ 条 件 下 可 以 获 得 软 化 ｍ
，
ｐ
ｈａ
ｓｅ ｃ ｏ ａ ｌ ｔ ａｒ
３３０
由
（
ｃ
）
、
（
ｄ）
可 知 在 细 镶 嵌 结 构 的 沥 青 焦
＾
－
４０ １ ７ １ １
－
０ ５
．
］
＼
？＾
－
８１１
条件 下 氧 化改 质 沥 青 焦 呈
：
现 出 微 米 级 的 块 状 结 构 且 排 列 杂 乱 无 序 但 表 面 参 考 文 献
， ，
仍 然 为 平 面结 构
Ｓ
期 丁 宝 华 等 细 镶 嵌 结 构 沥 青 焦 的 制 备 与 表 征
， ：
？
２ ９
？
平 面结 构 是
，
由 沥 青分 子 热 解 缩 聚 环 化 芳 香 化 后
。
形 为
７ ６ ８３
．
％ 的 改 质 沥青
。
，
再经过 炭 化 和焙 烧 后 获得
，
成 的 大 分 子 片 层 结构 堆 积 而 成
，
，
。
这种材料可 用于电容
－
－
器和 电 池 中 进行储能 ｆ
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“
。
这 种 材 料 可 用 于 更 加 广 泛 的 领 域 包 括 传 感 器 可 穿 戴 电 子 设备 热 管 理 以 及 多 功 能 航 天 系
，
－
、
、
统
” 。
Ｒ ｏｙ
如 是说
。
科学 家 们 正 继 续 探 索 这 种 单
Ｘ
Ｗ ａｎｇ 如 是 说
。
这 种 结 构 具 有 巨 大 的 表 面 积 有 利 于 输运 性 质
，
。
利用
Ｂ
ｒ ｕｎ ａ ｕ ｅ ｒ
，
Ｅ ｍｍ ｅ ｔｔ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｌｌ ｅ ｒ
。
理
论
，
他们 计 算 出 这 种 结 构 的 表 面 积 可 达 到
，
５２７
ａ／ ｒ
２
ｇ
。
试 验表 明 这 种 材 料 是 高 效 储 能 的 理想 电 极
ｐｉ
ｔ
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ａ
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．
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２ ８ ５ Ｔ
、
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．
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，
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，
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，
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３
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－－
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，
．
在纤维状超级电容
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．
．
器 中 面 积 容量 可 髙 达
一
ｎ ８ ９ ４ ｍ Ｆ／ ｃ ｒ
．
２
，
长度 容 量可 达
２３ ９ ｍ Ｆ／ｃ ｍ 。
其 性 能 可定 制 通 过
。
一
步 法 这种 材 料 可 以 非 常 长 可
，
．
．
＋进 人
个 更 宽 的 或 更 窄 的 管 内 纳 米 管 的 密 度 可 进行 改 变 从 而 获 得 满 足 不 同 需 求 的 不 同 材 料
。
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《
》］
■
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有 优 异 的热 导 和 电 导
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。
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）
、
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与 乔 治 亚 理 工 学 院 Ｇｅ ｏ ｒｇ
（
ａ ｌ ｎｓｔ ｉ ｔ ｕｔ ｅ ｏ ｆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇｙ
）
材 料 科学 与 工程
ｉ
ｉ
ｔｏ ｗ ｅ ｒ ｇｈ
首席教授
一
步 法 工 艺 制 备 无缝 碳 基 纳 米 材 料 在 三 个 维 度 中 都 具 有 优 异 的 热 电 和 力 学 性 能
，
。
．
．
－
－
该 研 究 有 望 提 高 高 效 电 池 和 电 容 器 的 储 能 容 量 提 高 太 阳 能 电 池 的 能 量 转 换 效 率 可 作 为 轻 质 隔 热 涂层 等
．
、
反 应 温度
（
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？
３ ３０
［
ｂｏ ｎ １ ９ ９ ３
，
，
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４
１９
．
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）
、
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。
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，
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５］
张 怀 平 刘 春林
，
，
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春祥 等 空 气 氧 化法 制 备 的煤 焦 油
， ？
改 质浙 青
Ｗ 胃炭
。
炭 化后 制 备 出
［
ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔｅ ｄ
ｉ
ｓ ｏ ｔｒ ｏ
ｐ
ｉ
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ｅ ｔｒｏ ｌｅ ｕｍ ｃｏ ｋ ｅ ｓ ［Ｊ］ Ｃ ａ ｒｂｏｎ ， １ ９７ ２ １ ０ ２ ｐ （ ）
．
：
，
重要 因
（
１
６５
－
１
７
１
．
２
）
在 氧 化 温度
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：
３
３ ０
丈 父气流量
、
４０ Ｌ ／ ｈ
，
墨烯 覆 盖 其表 面 仍 然 保 持 其 结 构
，
。
■
■
“
在孔 上 生 长 出 放 射 状 排 列 纳 米 管
” 。
。
套 在线 及 纳 米 管 阵 列 上 的 石 墨 烯 以 共 价 键 结 合 形 成 纯 的 碳 碳 结 构 从 而
－
…
，
，
“
＇
＇
减 少 热 阻 和 电 阻
，
Ｉ
Ｊ
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． ．
，
，
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．
，
．
，
．
，
。
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［
ｄ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｏ ｆ ｐ ｉｔ ｃｈ ［Ｊ ］
？
，
青 的 发展 无 法 形 成具有 大 片 层 结 构 的 分子 且 分
，
，
子 间 堆 积 有 序 度 差 在 后 续 热 解 炭 化 中 导 致 杂 原 子 ｍ
／
Ｉ
＾
化 学 术 年 会 论 文 集
［
（
上册
，
）
２０ １ ０
，
．
：
１５
－
１
８
．
，
３
Ｊ
脱 除 而 片 层分 子 的 无序 状 态 被保 留 下 来
－ －
Ｙｕ ｈｕ ａＸ ｕｅ 以
，
及 温州 医 科大 学 的
Ｊｉ
ａ
Ｑ
ｕ
和 Ｈ ａ ｏ Ｃ ｈ ｅｎ 教 授 保 持 密 切 合 作
，
。
为 了制 备这种三维材料 研
． ．
究 人 员 沿着 微 型 铝 线 的 长 度 方 向 和 圆 周 腐 蚀 放 射 状 排 列 的 纳 米 孔 接 着 采 用 化 学 气 相 沉 积 方 法 用 无 金 属 催 化 的 石
Ｘ
ｉ
Ｄ ａｙ ｔｏ ｎ
空 军 研 究 实 验室
Ａ
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（
ｏｒ ， ｙ
Ｄ ａ ｙｔ ｏ ｎ ）
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材料 和制 造 局
－
－
首 席 材 料 研 究 工 程 师
Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒｃ ｈ
Ｉ
Ｒ ｏｙ
ｒｏ
；
以 及 来 自 美 国 国 防 部 多 学 科 大学 研 究 倡 议 项 目
（
Ｄ ｅ ｆｅ ｎ ｓｅ
一
－
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ｌ
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、
）
）
的 其他研究人员
，
这 是 因 为 沥 青 被 深度 氧 化 后 形
，
［
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朱
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飞 同 性石 油 焦 生 产 技 术 及 应用 ０ 炭 ＃
．
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（
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：
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．
成 含 氧 官 能 团 交联 齐 聚 物 等 阻 碍 了 广 域 中 间 相 沥 Ｐ
，
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万红 根 杨 观章 各 向 同性焦 在 中 国高 端炭材料领 域的 应
（
起 进行了 将近
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４
年 的 研究
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。
同 时与
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副 研 究 员 纳 米 生 物 应 用 先 进 材 料 研 究 所 访 问 学 者 温 州 医 科 大学 Ｗ ｅ ｎｚｈ ｏ ｕ Ｍ ｅ ｄ ｃ ａ
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、
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眼科
，
学 和 验 光 学 院 的
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该研 究 ９
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月
４ 日
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在线发表于 在我 们 的
一
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期刊上
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一 ，
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步法 中 界 面 由 碳 碳 键 合 而成 因 此 看 起 来 就 像 是
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一
的 石 墨 烯 片 这 使 其 在 所 有 面 上 都 具
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碳 纳 米 管和 石 墨 烯 的 完 美 结 合
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一
新型 碳 基 纳 米 材 料诞 生
、
个 国 际 团 队 首 次 开发 出 了
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wenku.baidu.com
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结 论
将 中 温煤 焦 油 沥 青 通 过 控 制 空 气 流 量
系 列光 学 显微结构 不同
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石 墨 烯 层 纤 维 能 够 带来 的 性 能 并 开 发 制 备 多 层 纤 维 的 工 艺
，
，
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摘 自 新 材 料在 线 ｊ 十
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研 究 受 到 美 国 国 防 部 空 军 科 学 研 究 办 公 室 下 辖 多 学 科 大学 研 究 计 划
以及温州 医科大学 的 资助
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王中林
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资 深 研 究 科 学 家 Ｙｏ ｎ ｇ Ｄ
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北 德 克 萨 斯 大学
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材 料 科 学 与 工程 教 授
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５
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氧 化 时 间 ８ ｈ 条 件 下 可 以 获 得 软 化 ｍ
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８１１
条件 下 氧 化改 质 沥 青 焦 呈
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现 出 微 米 级 的 块 状 结 构 且 排 列 杂 乱 无 序 但 表 面 参 考 文 献
， ，
仍 然 为 平 面结 构