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  氣凝膠材料常以其低密度、小孔洞尺寸、高孔隙率等獨到的物理性質及內部結構組成在電化學等領域被廣泛研究應用。但其常見的制備技術如冷凍干燥（Freezing-drying）及超臨界流體干燥（supercritical drying）常存在由于極端制備條件而導致高耗能、高耗時等弊端以及的所需設備條件較為嚴苛等問題而難以滿足氣凝膠材料在諸多領域日益增長的需求。因此，應用新技術克服氣凝膠材料在傳統(tǒng)制備過程中所產生的弊端的同時保證其優(yōu)良的物理性能及內部組成結構仍然是一挑戰(zhàn)。

圖1. 室溫常壓制備氣凝膠機理及關鍵步驟

圖2. PEDOT功能化氣凝膠的制備及特性表征

圖3.PEDOT氣凝膠在濕氣發(fā)電（圖a-c）及超級電容器（圖d-e）應用示意圖及機理

  團隊成員將上述PEDOT功能化氣凝膠應用于電化學領域之中。在濕氣發(fā)電領域中，通過親水基團的吸水作用，其內部可解離的化學基團發(fā)生不同程度的解離，產生電勢差，實現濕氣發(fā)電。更進一步，在提供不同溶液的浸泡條件下，該氣凝膠體現出不同的發(fā)電性能，其中KBr憑借其在水溶液中較高的溶解度及較小的離子粒徑使該氣凝膠具有較為優(yōu)異的發(fā)電能力。在超級電容器領域中，以PEDOT所賦予該氣凝膠較為優(yōu)異的電化學性能為前提，進一步可通過電化學工作站測定其CV曲線驗證其滿足超級電容器的應用條件。以離子在PEDOT氣凝膠表面吸附/解析附的過程為基礎完成電荷的收集與釋放，實現超級電容器的充放電過程。

  原文鏈接：Songsong Tang, Mingze Ma, Xujing Zhang, Xuan Zhao, Juncheng Fan, Penghui Zhu, Kaiyuan Shi, Jian Zhou. Covalent Cross-Links Enable the Formation of Ambient-Dried Biomass Aerogels through the Activation of a Triazine Derivative for Energy Storage and Generation. 2022,2205417.  

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202205417

中山大學材料科學與工程學院周劍團隊介紹

研究方向：先進電子與纖維材料

研究興趣：有機/無機半導體的合成制備及應用研究；先進纖維及織物電子的設計與應用研究；植物資源固廢轉化與應用研究；氣凝膠新型制造方法及產業(yè)化應用研究；柔性電子技術與健康醫(yī)療

團隊現有特聘副研究員1名，博士后3名，碩士5名。團隊擁有完善的材料合成與表征實驗室、材料加工與器件等實驗室，中山大學東校園化學與材料綜合樓中團隊科研場地面積超120平方米。現已配置微型高分子合成反應釜，導電高分子液相和氣相合成裝置、冷凍干燥機、超臨界干燥設備、真空手套箱、勻膠機、多通道溫度采集系統(tǒng)、四探針表面方阻儀、新型離心紡絲機、小型及中試濕法紡絲機、納米纖維素提取分離系統(tǒng)、激光雕刻切割機、真空管式爐、萬能拉力機等實驗設備與儀器。 

團隊與國內外多個課題組，包括美國加州大學戴維斯分校，加拿大英屬哥倫比亞大學（UBC），澳大利亞迪肯大學、沙特阿卜杜拉國王科技大學（KAUST）、中科大、四川大學等建立了密切合作關系，在國際交流中形成了良好的學術生態(tài)環(huán)境。

課題組長期招聘具有材料、化學、物理、機械、電子等背景的本科生、碩士、博士后、特聘副研究員、特聘研究員和國內外訪問學者來進行學習與研究。現有新型有機/無機半導體的合成制備、植物資源固廢轉化與應用、高性能纖維與氣凝膠材料, 鋰電池軟包鋁塑膜等方向的博士后需求。

課題組主頁：

https://mse.sysu.edu.cn/teacher/126

https://www.x-mol.com/groups/zhou_jian

聯系郵箱：zhouj296@mail.sysu.edu.cn