石墨烯纤维打结图

    高超团队针对如何提升石墨烯纤维的力学性能和导电性能两大关键问题开展了系统研究。首次提出了“全尺度协同缺陷工程”策略，实现了高性能石墨烯纤维的规模化制备，所得石墨烯纤维直径最细可达1.6 μm（约为头发丝的1%~2%），力学强度最高可达2.2GPa，导电率达到8×105 S/m，代表了石墨烯纤维目前最高的性能水平。

    基于此，该团队进一步采用“化学掺杂”方法，将氯化铁、溴、钾等物质引入到石墨烯纤维内部，得到掺杂的石墨烯纤维能显著提高载流子浓度，使其导电率有了数量级的提升。例如，纤维的导电率高达2.2×107S/m，高于金属镍（1.5×107 S/m）、接近金属铝（3.5×107 S/m）。另外，由于石墨烯纤维的密度远低于金属，其比导电率（导电率与密度的比值）约是镍的8倍、铜的2倍，并与铝相当。高超告诉《中国科学报》记者，高的比导电率使石墨烯纤维在轻质导线、电动马达、信号传输、能源储存与转化、电热器、电磁屏蔽、场发射等领域有巨大的潜在应用价值。