近日，华中科技大学材料学院材料成形与模具技术国家重点实验室教授徐鸣团队在碳纳米管的结构设计在低温储能领域取得新成果。合作单位有美国德雷塞尔大学YuryGogotsi教授课题组（共通讯）及北京航空航天大学水江澜教授课题组。相关研究成果刊登在Nautre Communications上。

　　该文报道了一种具有超高倍率性能的碳纳米管-Mxene复合电极。研究者通过碳纳米粗细管分步生长技术获得独特的绳结结构，其在与Mxene复合的过程中，抑制了Mxene的聚合，获得具有三维开放式导电网络的电极结构。该电极保障了离子浸润与传输，刷新了同类电极在离子液体有机体系中的倍率性能纪录，且首次实现了MXene基超级电容器在低温下的运行。该研究是将纳米碳材料结构设计理念拓展至能源材料制造领域的又一成功案例，对于未来低温高倍率电化学储能材料的开发具有重要的指导意义。

　　该研究得到国家自然科学基金(51572095、51972127)、湖北省杰出青年基金(2018CFA049)、武汉市应用基础前沿专项(2018010401011282)、我校留学基金等多个基金的资助。

　　该校材料学院教授、博士生导师徐鸣是“饭岛赏”最年轻的获奖者。该奖项代表了世界范围碳纳米管应用研发的最高水平，曾入选国家海外高层次人才青年项目，一作及通讯作者论文包括Science、Nature Catalysis、Nature Communications、Advanced Materials、Advanced Functional Materials、JACS、Nano Letters等。研究成果获世界主流媒体（ABC News、路透社、Discovery News）及顶级学术杂志（SCIENCE、 Nature Chemistry、Angew. Chem. Int. Ed.等）广泛报道。

　　该校碳纳米材料课题组，成立于2013年，致力于碳纳米材料宏观结构构建及其极端环境性能研发，获批基金资助10余项。结合化学气相沉积、等离子体处理、分散、镀膜、微结构处理等多种技术，研究团队将一维、二维纳米材料如碳纳米管、石墨烯等，作为“Building Block（积木）”,通过优化微观结构的搭建，提升其三维集合体的宏观性能,并最终获得传统材料无法比拟的极端环境应用特性。

　　因极端环境应用的特殊性，常温环境中所使用的材料及工作机理在此环境下都面临失效难题。课题组研究人员通过对碳纳米材料的结构设计与可控制备，发展了适用于极端环境的工作机制，报道了可在-196~1000°C下服役的碳纳米管橡胶（Science, 2010, 330 (6009) ; Adv. Mater., 2011, 23 (32) ；Nano Lett., 2011, 11 (8)；ACS Nano, 2012, 6 (7)）及碳纳米管干胶（Nat. Commun., 2016, 7, 13450），可直接服役于水下的压力传感器（Adv. Funct. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adfm.202004564），可在极地低温下服役的碳纳米基能量存储器件（Nat. Catal., 2019, 2 (3) ; Nano Energy, 2020, 1 (67) ; Small, 2018, 1802913 (14) ; InfoMat, 2019, 1 (3)）等一系列原创性成果，并揭示了极端环境服役的关键科学问题。其中的“自发电型海啸预警传感器”获日内瓦国际发明展最高奖项-评审团特别嘉许金奖（2019）。

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　　Authors: Xiang Gao†, Xuan Du†, Tyler S. Mathis†, Mengmeng Zhang, Xuehang Wang, Jianglan Shui, Yury Gogotsi*, and Ming Xu*
　　Title: Maximizing ion accessibility in MXene-knotted carbon nanotube composite electrodes for high-rate electrochemical energy storage
　　Published in: Nature Communications, doi: 10.1038/s41467-020-19992-3.
　　文章来源：华中科技大学官