清华大学材料科学与工程系新型碳材料实验室

新型碳材料实验室隶属于清华大学材料科学与工程系,是教育部先进材料实验室。实验室主要从事天然石墨(鳞片石墨、微晶石墨)深加工技术、多孔碳材料的制备与表征及其在储能、节能、环保、绿色制造等方面的应用研究。研究室主要有以下研究方向:①石墨技术及天然石墨深加工技术;②环保材料和吸附过滤;③储能材料和高性能电池;④节能材料和绿色制造。

研究实验室自成立以来,先后承担了八五、九五、十五国家科技攻关项目,两项国家“863”项目和10国家自然科学基金项目,还与科研院所、企业合作承担了多项横向课题。为我国天然石墨资源的开发利用和深加工技术做出了贡献,先后完成了增强柔性石墨复合材料的开发、制备和中试实验,以及膨胀石墨在吸附重油和治疗外伤方面的应用。目前,实验室的方向主要集中在两个研究领域:能源材料和环保材料。在储能材料领域,主要研究天然石墨和合成碳材料在锂离子二次电池、燃料电池和超级电容器中的应用。在环保材料领域,主要研究多孔石墨材料和多孔碳材料在水处理和室内空气净化方面的应用。

实验室的主要研究工作包括:①石墨研究:低硫膨胀石墨和柔性石墨的制备、多孔石墨对粘稠有机液体的超吸附行为及再生技术研究、膨胀石墨隐身材料及机理研究、石墨基燃料电池双极板开发、天然微晶石墨和鳞片石墨作为锂离子二次电池负极材料的开发、核石墨研究。②其他研究:锂离子电池正极材料的研究、多孔碳材料的制备及其对挥发性有机物和腐蚀性气体的吸附规律、天然多孔矿物与碳反应过程中的基本物理化学问题、室内空气质量的评价与控制技术、超临界环境下碳纳米孔隙形成过程的研究、直接甲醇燃料电池的研究、碳电极超级电容器的研究、碳纳米管隐身材料的研究等等。

经过十余年的技术储备,实验室拥有制备膨胀石墨、柔性石墨、多孔碳材料及孔结构控制技术、普通活化及超临界活化装置、吸附系统、室内空气评价系统等全套设备。实验室现有教授3人,副教授3人,讲师1人,工程师1人。

实验室获得1993国家发明三等奖(阳极氧化制备可膨胀石墨)和2006年中国建筑材料工业协会中国硅酸盐学会技术发明一等奖(天然石墨深加工技术及其应用研究)。实验室在天然石墨深加工技术及应用方面拥有国内外发明专利14项(已授权10),其中美国发明专利2项(已授权),新型实用新型专利2项(已授权1),省部级科技成果鉴定7项。利用这些具有自主知识产权的创新技术,研发了高品质可膨胀石墨材料、多孔石墨材料、柔性石墨双极板材料、锂离子电池石墨负极材料、高性能电池石墨导电材料、石墨电磁波吸收屏蔽材料等6种新材料。这些新材料有的已经产业化,有的市场前景很好。该项目的成果具有显著的经济效益和社会效益,为我国石墨工业的现代化提供了技术基础。在国际杂志发表论文20篇,在中文期刊发表论文60篇。

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