由碳纳米管或石墨烯制成的宏观纤维由于其独特的结构，在能源和环境领域具有很大的潜在应用。与传统碳纤维相比，由碳纳米管组装纤维具有柔性和导电性等优点，但其机械强度远远不足以满足许多实际应用。化学气相沉积生长的碳纳米管长度有限以及碳纳米管间相互作用较弱，这些是限制碳纳米管纤维的机械强度的主要因素。在国家自然科学基金、郑州大学优秀青年教师发展基金以及郑州大学物理学科推进计划的支持下，我院青年教师上媛媛博士与北京大学曹安源教授合作，采用“扭转”和“压缩”两步法结合制备出高强碳纳米管纤维，纤维断裂强度高达3.3- 3.7 GPa，且具有较大的泊松比。高强度碳纳米管纤维对于高承载能力至关重要，并且由于碳纳米管纤维轻质特性将有助于许多实际应用。该工作近日以“High-strength carbon nanotube fibers by twist-induced self-strengthening”为题在碳材料领域著名期刊《Carbon》上发表（影响因子：6.337），见Carbon 119, 47-55 (2017)。全文链接：http://ac.els-cdn.com/S0008622317303470/1-s2.0-S0008622317303470-main.pdf?_tid=ef47ecb8-826c-11e7-a3f1-00000aab0f6b&acdnat=1502879184_4bb8ec9b14bd5a7e01959fa2eee3383b

实验室制备的高强度碳纳米管纤维

另外，生物质来源广泛、可再生、成本低廉，是一种理想的碳材料前驱体，近年来，基于生物质基碳的电极材料被越来越广泛的研究。我院上媛媛课题组和国家纳米科学中心李红变副研究员合作，开发了一种利用花瓣制备柔性超级电容器的方法。利用郑州大学新校区的樱花花瓣，制备了具有高比表面积的柔性碳薄膜。这种碳薄膜保持了原始花瓣表面大量的褶皱结构，为电荷存储提供了理想的界面，导电性能好、力学强度高，柔性好，可以不用粘合剂、不用集流体直接制备柔性全固态电容器。由于花瓣来源广泛，又可以再生，制备过程又很环境友好，因此这种花瓣电容器非常有应用前景。该工作发表在《Scientific Reports》上，见Scientific Reports 7, 45378 (2017)。全文链接：http://www.nature.com/articles/srep45378.pdf

利用郑州大学新校区樱花花瓣作电极材料的柔性超级电容器