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【重磅】多项石墨烯、碳纳米管成果入围了2018国家科学技术奖!

 young1987_tsg 2018-03-24


2018年3月23号,国家科学技术奖励工作办公室发布了《2018年度国家自然科学奖、技术发明奖、科学技术进步奖》。国家科学技术奖堪称是科技界的奥斯卡,能够获得该奖项的都是在某一领域具有突出贡献的成果,其中多项石墨烯、碳纳米管相关的项目入选,我们一起去看下。



1、2018年度国家自然科学奖—材料科学组

项目名称:定向碳纳米管的可控生长与宏量制备原理


推荐专家意见:


专家

                    意见









钱旭红

华东理工大学

教授

宏观尺度上获得高质量的碳纳米管,尤其是结构完美、手性一致、宏观长度的定向碳纳米管,是深入研究碳纳米管宏观性能并实现规模应用的前提条件与核心难题,已成为纳米材料学科新的增长点。 


该项目针对上述科学难题,主要研究了定向碳纳米管的可控生长与宏量制备原理,在国际上首次提出了超长水平定向碳纳米管生长保持手性不变的失活概率分布学说,建立了保障催化剂超高活性和稳定性的新方法,获得世界最长碳纳米管纪录,实现厘米级长度上手性一致,毫米级长度上拉伸强度接近理论值,并在国际上首次检测到宏观尺度纳米管层间超润滑现象,为发展高端碳纳米管材料及应用奠定了理论基础和技术支撑。项目进一步提出了垂直定向碳纳米管的受限自组装新机制,并建立了宏量定向碳纳米管的聚团流态化新原理,催生了纳米聚团流态化新学科,推动了宏观尺度定向碳纳米管和纳米材料制备加工方法学的发展。


 该项目研究具有系统性,理论具有原创性,在材料学科顶级期刊如Nat Nanotech,Adv Mater,Angew Chem,ACS Nano等发表了一批在国际上引起广泛关注的创新性成果,为纳米材料学科的发展做出了重要的理论和技术创新,为构建新型碳纳米材料、推动纳米材料的基础研究和工业应用提供了知识储备、理论基础和技术支撑。










彭孝军
大连理工大学
教授

碳纳米管作为一种典型的一维管状纳米材料,具有优异的基础物性,在材料、能源、信息、环境等领域具有广泛的应用前景,有着重要的科学价值和应用意义。该项目团队针对制备结构完美、手性一致、宏观长度的定向碳纳米管中的科学原理和技术难题,开展了深入的研究,在新原理、新机制、新方法方面取得了突破,形成了具有重要影响力的研究方向。 


该项目提出了水平定向碳纳米管保手性、等失活概率生长原理,指导了碳纳米管生长新方法的设计,所得半米以上的超长碳纳米管被公认为碳纳米管制备方面的世界纪录。项目提出垂直定向碳纳米管的受限自组装新机制,提出碳纳米管阵列稳定生长的空间角判据,指导了一系列基板上碳纳米管阵列,特别是碳纳米管双螺旋的生长和组装,为碳纳米管的结构调控和可控制备提供了新思路。项目进一步建立了宏量定向碳纳米管的聚团流态化新原理,在国际上率先完成了3.0 kg/h定向碳纳米管的工程放大,引领了碳纳米管在储能和复合材料领域的工业应用。 


该项目思路新颖、研究系统,有重要发现和开拓创新,成果在材料学科顶级期刊如Nat Nanotech,Adv Mater,Angew Chem,ACS Nano等发表,得到了很多国际权威专家的肯定。项目组出版了国内首部《碳纳米管的宏量制备技术》学术专著,为纳米材料学科的发展做出了重要的理论和技术创新。






岳光溪

清华大学
研究员

碳纳米管的可控生长与宏量制备是探索并应用其优异性能的前提,是碳纳米管合成研究长期追逐的目标和核心难题,已成为纳米材料学科新的增长点和产业发展的关键突破口,有力推动了该领域的理论和技术创新。 


该项目面向储能及复合用高端碳纳米管重大需求,深入研究结构完美超长、定向碳纳米管可控生长与宏量制备的原理及方法,提出了水平定向碳纳米管保手性、等失活概率生长原理和垂直定向碳纳米管的受限自组装新机制。针对生产工程化中的技术难题,项目建立了宏量定向碳纳米管的聚团流态化新原理,提出了片层材料内插层生长的新策略,发展了流化床法制备的放大原则和新方法,在国际上率先完成了3.0 kg/h定向碳纳米管的工程放大,催生了纳米聚团流态化新学科,为纳米粉体加工制备提供了新原理和新策略。 


该项目8篇代表性论文发表在权威学术期刊如Nat Nanotech,Adv Mater,Angew Chem,ACS Nano等,基于该项目完成的定向碳纳米管阵列技术已被国际上最大的碳纳米管供应商北京天奈公司应用,相关产品已在电动车、智能手机电池等高端锂离子电池产品中实现工业应用。项目成果促进了学科发展并指导了应用,对于其他纳米材料的学术研究和产业发展也具有非常重要的推动作用。


推荐该项目为国家自然科学奖二等奖


项目简介:

主要完成人魏飞、张强、骞伟中、张如范、张莹莹


2、2018年度国家自然科学奖—材料科学组

项目名称:石墨烯微结构调控及其表界面效应研究


推荐单位:上海市


推荐意见:


该项目聚焦于石墨烯材料的前沿基础研究及应用研发,在石墨烯微结构调控与表界面效应方向上取得了一系列创新性成果:实现了石墨烯及其衍生物微纳结构的可控制备、尺寸及表面特性的系统调控,在高质量单晶石墨烯量子点的宏量制备以及石墨烯表界面效应的科学问题上取得了重要突破;首创了制备石墨烯量子点的化学裁剪法和分子融合法,并被国际同行广泛采用,相关研究成果在新能源、环境、生物医药等领域产生了重要的学术影响。


 提交的8篇代表论文发表在Nature Nanotechnology、Nature Communications、Advanced Materials等学术期刊上,8篇论文全部入选ESI前1%高被引论文,论文SCI他引总数3639次,单篇论文最高SCI他引1111次;论文被Nature China等作为亮点报道、入选ESI热点论文、中国百篇最有影响国际学术论文。相关成果申请国家发明专利38项,授权14项,其核心技术具有极大的产业应用前景,为解决能源转化与存储、海水淡化、污染物高效治理、纳米生物医药等重大问题提供了新的解决思路及途径。研究团队获中国石墨烯产业技术创新战略联盟颁发“2017石墨烯学术杰出贡献奖”;相关成果“石墨烯量子点的可控制备及生物医学应用”获2015年上海市自然科学一等奖。 


推荐该项目为国家自然科学奖二等奖。

主要完成人吴明红、潘登余、曹傲能、涂育松、王海芳


3、2018年度国家自然科学奖—材料科学组

项目名称:石墨烯结构及物性调控研究


推荐单位:中国科学院


推荐意见:


以石墨烯为代表的二维材料是新一代纳米信息器件的核心材料。仅有原子层厚度的石墨烯具有优异奇特的电子和物理特性,是传统材料无法媲美的,在分子电子学,微纳米器件,超高速计算机芯片,高转换效率电池,固态气敏传感器等众多领域有着巨大的应用前景。 


该项目在石墨烯的结构与能带调控方面取得了重要的创新性成果。发展了一种气相外延生长技术,在国际上首次实现了六方氮化硼单晶表面石墨烯的外延,并利用超晶格实现了对石墨烯能带结构的调控。发现了石墨烯面内各向异性刻蚀效应,开创了基于气相各向异性刻蚀自上而下加工石墨烯的新技术。提出了一种石墨烯波纹结构应力传感器,使应力测量范围超过30%;设计了一种基于隧穿效应的纳米石墨烯薄膜应力传感器,其灵敏因子超过600,大大提高了石墨烯作为应力传感器的灵敏度,可广泛应用于人造电子皮肤等领域。利用生长的石墨烯薄膜具有导电性好、可大面积集成等特点,加工得到了低成本多态存储的RRAM器件,且在此种器件中发现了和阻变相关联的可调电致发光现象,为在新一代信息存储与传输、光互联等领域的应用提供了可能。


上述系列科学发现,对于推动我国石墨烯在器件领域的应用起到了重要的作用。 项目第一完成人张广宇研究员获得国家杰出青年科学基金(2014年度),入选中组部青年拔尖人才(2013年度)和 “万人计划”科技创新领军人才计划(2017年度)。


推荐该项目为国家自然科学奖二等奖


主要完成人张广宇、时东霞、杨蓉、史志文、赵静


4、2018年度国家自然科学奖—化学组

项目名称:石墨烯的功能化调控及分析化学研究


推荐单位:中国科学院


推荐意见:

我单位认真审阅了该项目提名书及附件材料,确认全部材料真实有效,相关栏目均符合国家科学技术奖励工作办公室的填写要求。 按照要求,我单位对该项目的拟提名情况进行了公示,目前无异议。 该项目是分析化学领域的前沿热点。


项目组率先将石墨烯界面引入到电化学生物反应,揭示了其电化学/生物界面效应,构筑了性能优异电化学传感平台,推动了石墨烯电化学研究的发展;揭示了功能化石墨烯纳米酶的活性,建立了免标记、可视化识别单核苷酸多态性的新方法,为石墨烯生物分析化学的研究开拓了新方向;提出了糖还原法和电化学还原法绿色制备石墨烯及石墨烯薄膜的新策略;为石墨烯的绿色、低成本、高质量制备提供了新途径,这方面的工作推动了国内外的相关研究;制备了系列组成可控的石墨烯基复合材料,开拓了其在电化学传感及能源领域方面的应用。 8篇代表性论文总他引4233次,单篇最高SCI他引979次,篇均SCI他引超过510次。8篇论文均入选本领域ESI TOP 1%高被引论文,受到了国内外同行的广泛关注和认可,有力推进了石墨烯电化学生物研究。 


推荐该项目为国家自然科学奖二等奖


主要完成人:董绍俊、汪尔康、李敬、郭少军、周明


5、2018年度国家自然科学奖—化学组

项目名称:面向能源转化与存储的有机和碳纳米材料研究

推荐单位:天津市

推荐意见:

高效新型能源材料的设计合成与应用研究是功能高分子、纳米化学和纳米材料领域交叉的前沿课题。该项目研究团队十几年来围绕高性能能源转化和储存有机物与碳纳米功能材料开展系统研究。


首次提出了具有确定分子结构的A-D-A构架高效寡聚光伏材料和具有石墨烯本征性质的三维交联石墨烯体相材料的设计新理念;基于上述材料设计理念,合成制备了多种新型高效材料,构筑了多系列的高效有机太阳能电池及能量存储与转化器件,并多次刷新有机光伏领域的光电转换效率记录,率先实现了石墨烯在能源存储和转化器件中的应用;在若干体系中阐明了结构-性能关系。


这些结果为高效新型能源材料的设计开发与应用研究提供了重要科学依据和新的方向,做出了原创性的贡献。 项目8篇代表性论文分别发表在Nature Photon., J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater.等国际顶级学术期刊上,SCI他引共计4221次,全部入选 ESI高被引论文,其中3篇入选中国百篇最具影响国际学术论文,单篇最高SCI他引1237次。项目共发表SCI论文181篇,出版专著2部,获得发明专利授权6项。项目部分成果获得2010年度天津市自然科学一等奖。该项目研究成果在系统性、创新性和深入程度等方面均已达到国际先进水平,部分成果具有领先水平。


推荐该项目为国家自然科学奖二等奖

主要完成人:陈永胜、万相见、黄毅、田建国、王成扬


6、2018年度国家技术发明奖—轻功纺织组

项目名称:生物基石墨烯宏量制备及石墨烯在功能纤维中的产业化应用


推荐单位:中国纺织工业联合会


推荐意见:

我单位认真审阅了提名书全文,了解项目技术发明点的创造性、先进性、应用效果,促进行业科技进步作用和完成人情况,按照提名要求,我单位和项目完成单位对该项目进行了公示,公示期间无异议。 石墨烯具有高导电性、高强度、高韧度等特点。将石墨烯与纺织纤维进行复合将赋予材料诸多优异性能。现有制备石墨烯方法面临着成本高,产量低,对环境产生严重污染等问题,亟待发展简单、安全无毒、低成本、厚度均一、高产率的工业化生产石墨烯材料的方法。 


该项目发明了以玉米芯纤维素为原料,采用“基团配位组装”法制备石墨烯材料的新方法,突破了生物基石墨烯配位组装析炭、催化热裂解、精制分散关键技术;研发了石墨烯表面改性及在聚合物中的分散技术,解决了石墨烯在再生纤维素纤维、涤纶短纤维与锦纶6 纺丝过程中易团聚、品质控制困难等问题;开发了专用组件过滤技术,制备了石墨烯改性再生纤维素纤维、涤纶短纤维与锦纶6长丝,开发了石墨烯改性纤维高效纺纱系列加工技术、织物与染整技术,建立了石墨烯功能纺织品成型加工技术体系。获授权发明专利 28项,整体技术达到国际先进水平。 该项目建立了年产 200 吨生物基石墨烯材料的生产线,年产2000 吨的石墨烯功能聚合物母粒生产线。在服饰、家纺、轻工等领域得到了广泛的应用。经济效益和社会效益显著。 


推荐该项目为国家技术发明奖二等奖

主要完成人:唐一林、付宏刚、曲丽君、张金柱、唐地源、王双成


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