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  “硫入胶核顿逞奇,量身定制铁裳衣。锡硅霹雳出身手,精悍高能看碳烯。”

  “硫入胶核顿逞奇,量身定制铁裳衣。锡硅霹雳出身手,精悍高能看碳烯。”一首小诗信手拈来,是杨全红为不久前刚刚在《自然-通讯》上发表的最新研究成果而做。1月26日,《自然-通讯》在线发表了杨全红教授研究团队提出的“硫模板法”。该方法通过对高体积能量密度锂离子电池负极材料的设计,最终完成石墨烯对活性颗粒包裹的“量体裁衣”,使锂离子电池变得“更小”成为可能。

威尼斯人官网,  2018年1月26日,《自然—通讯》在线发表了天津大学教授杨全红研究团队提出的“硫模板法”,该方法通过对高体积能量密度锂离子电池负极材料的设计,最终完成了石墨烯对活性颗粒包裹的“量体裁衣”,使锂离子电池变得更小成为可能。而这首小诗,正是杨全红为这项最新研究成果而作的。

  杨全红,天津大学化工学院教授,国家杰出青年科学基金获得者。研究方向为碳纳米材料和纳米能源材料(锂电池和超级电容器电极材料)。近十年,他将科研精力主要放在了高体积能量密度储能器件的设计上,并在石墨烯致密储能应用中取得了一系列关键性的技术突破。

  近十年来,杨全红几乎将所有科研精力都放在了高体积能量密度储能器件的设计上,并在石墨烯致密储能应用上取得了一系列关键性技术突破。科研、写诗、传递碳之美,已经成为杨全红工作与生活中的“三驾马车”。

  做科研、写诗、传递碳之美,是杨全红科研、教学和生活的“三驾马车”。

  恋上“碳”之情

  恋上“碳”之情

  “月映秋高世外庐,仙临妙笔绘窗图。谁识至简烯环美,半卷诗书万代读。”几年前,杨全红在云南大学看到由林徽因主持设计的“映秋院”窗棂上雕刻着的齐整精美的“烯环”时,即兴作了这首诗。

  ——谁识至简烯环美 半卷诗书万代读

  在杨全红看来,80年前的林徽因在设计映秋院时必然不会识得这个化学上的结构,但美却是相通相融的。

  “月映秋高世外庐,仙临妙笔绘窗图。谁识至简烯环美,半卷诗书万代读。”这是几年前杨全红在云南大学看到由林徽因主持设计的“映秋院”的窗棂上雕刻齐整精美的“烯环”时即兴所做。在杨全红看来,80年前的林徽因在设计映秋院时必然不会识得这个化学上的结构,但美却是相通相融的,或许就在我们身边,只是我们没有火眼金睛识得它的庐山真面目罢了。

  像这样的经历和感悟,在杨全红从事碳研究的20余年时间中,就像一朵朵浪花,总能让他保持着孩童般的好奇心和无尽的热情。

  像这样的经历和感悟,在杨全红从事碳研究的二十余年时间中就像一朵朵浪花,总是让他保持着孩童般的好奇心和无尽的热情。

  1994年从天津大学应用化学系高分子化工专业本科毕业后,杨全红进入中国科学院山西煤炭化学研究所化学工艺专业(新型炭材料方向)继续深造,并获得工学博士学位。正是在研究生就读期间,杨全红开始接触到碳并为之痴迷。

  1972年出生的杨全红,1994年从天津大学应用化学系高分子化工专业本科毕业后,进入中国科学院山西煤炭化学研究所化学工艺专业(新型炭材料方向)硕博连读,获工学博士学位。也就是在读研究生期间,杨全红开始接触“碳”并为之痴迷。

  这份痴迷让杨全红发现,在人们看来一直很高深的碳,其实非常亲民,因此做科研他也极喜欢走“群众路线”。

  这份痴迷,让杨全红一直认为看似高深的“碳”,其实非常亲民,而他做科研也极喜欢走“群众路线”。

  从玉米到爆米花再到压缩饼干,这个形象鲜活的变化过程,被杨全红用来比喻他的两项代表性成果:石墨烯低温负压解理技术以及石墨烯水凝胶致密收缩技术,而相关研究也“衍生”出天津市自然科学一等奖。此外,杨全红还将锂离子电池用石墨烯导电剂“至柔至薄至密”的导电模型的设计过程,比喻为从一碗疙瘩汤到一碗面片汤的过程,而他获得的国家技术发明二等奖石墨烯方面的主要成果正是源自此灵感。

  从玉米到爆米花再到压缩饼干,这个形象鲜活的变化过程,被杨全红用来比喻他的两项代表成果:石墨烯低温负压解理技术和石墨烯水凝胶致密收缩技术;杨全红还将锂离子电池用石墨烯导电剂“至柔至薄至密”的导电模型的设计过程,比喻为从一碗“疙瘩汤”到一碗“面片汤”,而他所获国家技术发明二等奖的石墨烯方面主要成果就源自此灵感……在他看来,科学研究有时候是一件很简单的事——科学史上的很多发现其实是非常简单的,而科研也并不像大家想象得那么高深,科学家要做的往往是“捅破那层窗户纸”。而科研也是非常神奇的一件事——科学家要做的就是从简单的日常中提炼出真正的学术问题,而这个学术问题的研究往往会打开一扇窗,让人们的生活更加丰富多彩。

  在他看来,科学研究有时候是一件很简单的事,科研也并不像人们所想象的那么高深,科学家要做的往往只是“捅破那层窗户纸”——从简单的日常中提炼出真正的学术问题。而这个学术问题的研究往往会打开一扇窗,让人们的生活更加丰富多彩。

  追寻“碳”之源

  追寻“碳”之源

  ——柔薄烯始作,正道贵长安

  “妙用虽极简,思量亦经年。柔薄烯始作,正道贵长安。”

  “妙用虽极简,思量亦经年。柔薄烯始作,正道贵长安。”在杨全红看来,石墨烯是好东西,即便导电剂这样的极简应用对电池性能的提高也非常重要。但科研工作者在研究过程中应切记应用的根本是构建“至柔至薄至密”网络,而柔性单(极薄)层在活性物质中分散是前提。他也借此诗提醒自己和课题组在导电剂应用中切忌各种“伪应用”,切记“柔薄烯始作,正道贵长安”。

  在杨全红看来,石墨烯是好东西,即便是导电剂这样的极简应用,对电池性能的提高也非常重要。但科研工作者在研究过程中却应切记,应用的根本是构建“至柔至薄至密”网络,而前提是柔性单(极薄)层在活性物质中分散。因此,杨全红也借此诗提醒自己和团队,在导电剂应用中切忌各种“伪应用”,牢记“柔薄烯始作,正道贵长安”。

  事实上,近年来杨全红教授团队在强调器件体积性能的致密储能领域取得了一系列重要进展,发明了石墨烯凝胶的毛细蒸发致密化策略,解决了碳材料高密度和孔隙率“鱼和熊掌不可兼得”的瓶颈问题,得到高密度的多孔碳材料;追求储能器件的小体积、高容量,从策略、方法、材料、电极、器件等五个方面提出了高体积能量密度储能器件的设计原则,最终从超级电容器、钠离子电容器、锂硫电池、锂空气电池到锂离子电池实现了高体积容量储能材料、电极、器件的构建,为碳纳米材料的实用化奠定了基础,有力推进了基于碳纳米材料新型电化学储能器件的实用化进程。而这些研究成果也陆续刊发在国际重要的学术刊物上。

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