三维导电网络碳的设计制备及其性能探索研究开题报告

1. 研究目的与意义

石墨烯具有高比表面积，高导电性的特点而成为理想的电容和电池材料，但在制备过程中容易发生堆叠现象，进而影响石墨烯材料在电池电解质中的分散性及表面可浸润性，从而导致比表面积和离子电导率下降，因此，石墨烯电容器和电池的研究重点是提高能量密度和功率密度，所以，对石墨烯进行修饰或通过与其他材料形成复合材料等方法开发出有效比表面积大、致密性好和离子迁移电阻率低的新型石墨烯储能产品显得尤为重要。

2. 国内外研究现状分析

石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。

英国曼彻斯特大学物理学家安德烈盖姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫，用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯，因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

3. 研究的基本内容与计划

石墨烯的二维,结构可组装成三维孔隙网络结构,可容纳电极材料形成石墨烯孔隙限域结构.另外，石墨烯片层可形成层,状结构,并且具有可调的层空间，通过层层组装以及插层化学等方式可以构筑各种石墨烯夹层和插层结构材料.最后，整合其他纳米碳构筑单元等可形成更加高级的分级三维网络复合结构,不仅可以形成离子和电子传输更加通畅的三维网络结构，还能够充分利用三维空间提供更多的活性材料的负载位点，有利于实现电极材料综合性能的最优化.

4. 研究创新点

科学家们普遍认为，石墨烯有望在未来取代硅成为电子元件材料，广泛应用于电池、传感器、触控屏，超级计算机和医疗设备等诸多领域。

有分析认为，石墨烯实现产业化后其产值至少在万亿以上。

随着制造工艺的快速发展，石墨烯必然会在不久的将来成为取代传统导电材料的核心材料，或许用不了多久，石墨烯时代就会到来。