氣凝膠材料常以其低密度、小孔洞尺寸、高孔隙率等獨(dú)到的物理性質(zhì)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成在電化學(xué)等領(lǐng)域被廣泛研究應(yīng)用。但其常見的制備技術(shù)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(dǎo)致高耗能、高耗時(shí)等弊端以及的所需設(shè)備條件較為嚴(yán)苛等問題而難以滿足氣凝膠材料在諸多領(lǐng)域日益增長的需求。因此，應(yīng)用新技術(shù)克服氣凝膠材料在傳統(tǒng)制備過程中所產(chǎn)生的弊端的同時(shí)保證其優(yōu)良的物理性能及內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)仍然是一挑戰(zhàn)。
圖1. 室溫常壓制備氣凝膠機(jī)理及關(guān)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(jí)電容器（圖d-e）應(yīng)用示意圖及機(jī)理
團(tuán)隊(duì)成員將上述PEDOT功能化氣凝膠應(yīng)用于電化學(xué)領(lǐng)域之中。在濕氣發(fā)電領(lǐng)域中，通過親水基團(tuán)的吸水作用，其內(nèi)部可解離的化學(xué)基團(tuán)發(fā)生不同程度的解離，產(chǎn)生電勢(shì)差，實(shí)現(xiàn)濕氣發(fā)電。更進(jìn)一步，在提供不同溶液的浸泡條件下，該氣凝膠體現(xiàn)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(jí)電容器領(lǐng)域中，以PEDOT所賦予該氣凝膠較為優(yōu)異的電化學(xué)性能為前提，進(jìn)一步可通過電化學(xué)工作站測(cè)定其CV曲線驗(yàn)證其滿足超級(jí)電容器的應(yīng)用條件。以離子在PEDOT氣凝膠表面吸附/解析附的過程為基礎(chǔ)完成電荷的收集與釋放，實(shí)現(xiàn)超級(jí)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(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院周劍團(tuán)隊(duì)介紹
研究方向：先進(jìn)電子與纖維材料
研究興趣：有機(jī)/無機(jī)半導(dǎo)體的合成制備及應(yīng)用研究；先進(jìn)纖維及織物電子的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究；植物資源固廢轉(zhuǎn)化與應(yīng)用研究；氣凝膠新型制造方法及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究；柔性電子技術(shù)與健康醫(yī)療
團(tuán)隊(duì)現(xiàn)有特聘副研究員1名，博士后3名，碩士5名。團(tuán)隊(duì)擁有完善的材料合成與表征實(shí)驗(yàn)室、材料加工與器件等實(shí)驗(yàn)室，中山大學(xué)東校園化學(xué)與材料綜合樓中團(tuán)隊(duì)科研場(chǎng)地面積超120平方米。現(xiàn)已配置微型高分子合成反應(yīng)釜，導(dǎo)電高分子液相和氣相合成裝置、冷凍干燥機(jī)、超臨界干燥設(shè)備、真空手套箱、勻膠機(jī)、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(jī)、小型及中試濕法紡絲機(jī)、納米纖維素提取分離系統(tǒng)、激光雕刻切割機(jī)、真空管式爐、萬能拉力機(jī)等實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器。
團(tuán)隊(duì)與國內(nèi)外多個(gè)課題組，包括美國加州大學(xué)戴維斯分校，加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)（UBC），澳大利亞迪肯大學(xué)、沙特阿卜杜拉國王科技大學(xué)（KAUST）、中科大、四川大學(xué)等建立了密切合作關(guān)系，在國際交流中形成了良好的學(xué)術(shù)生態(tài)環(huán)境。
課題組長期招聘具有材料、化學(xué)、物理、機(jī)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(nèi)外訪問學(xué)者來進(jìn)行學(xué)習(xí)與研究。現(xiàn)有新型有機(jī)/無機(jī)半導(dǎo)體的合成制備、植物資源固廢轉(zhuǎn)化與應(yīng)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。
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