中国农业大学理学院应用物理系罗炳程教授在生物碳基功能材料研究中取得新进展

近日，中国农业大学理学院应用物理系罗炳程教授团队在《化学工程杂志》（Chemical Engineering Journal）上发表了综述论文《可持续生物质衍生碳气凝胶在储能应用中的潜力》（Sustainable Biomass-Derived Carbon Aerogels for Energy Storage Applications），探讨了生物质衍生碳气凝胶作为绿色储能材料的应用前景与潜力，展望了为期十年的发展计划。该研究不仅为生物质资源的深度利用提供了新路径，更为实现全球能源转型和“双碳”目标贡献了思路。同时，该研究预示着碳气凝胶材料将在未来储能技术革新中扮演关键角色，引领绿色能源材料发展的新潮流。

可持续生物质碳气凝胶的储能应用

碳气凝胶以其超低密度、高孔隙率及良好的导电性等特性，广泛应用于超级电容器、二次电池及电催化等领域。然而，传统碳气凝胶主要依赖不可再生资源，且制备过程复杂、成本较高，限制了其大规模应用。在此背景下，生物质因其丰富性、可再生性及环保特性，成为实现碳气凝胶绿色转型的理想选择。

生物质气凝胶的可持续性、优势及其在储能中的巨大潜力

该研究深入探讨了生物质衍生碳气凝胶的微观结构、导电性及化学稳定性等关键性能，这些属性对增强储能应用的效能至关重要。生物质碳气凝胶在实验室环境下展现出卓越的储能特性，尤其在超级电容器和金属离子电池中表现优异。该团队还综述了生物质原料作为前驱体的潜力，为进一步优化和提升材料的整体性能提供了思路。

当前挑战与未来前景

尽管生物质碳气凝胶在绿色储能领域展现出广泛应用的潜力，但在产业化过程中仍面临原材料利用效率低、产品稳定性不足及制备周期长等挑战。为了实现商业化，未来研究需优化制备工艺、完善结构调控与功能设计，同时开发低能耗的制备方法以降低生产成本。该工作展望了为期十年的发展计划，旨在促进生物质碳气凝胶在储能领域的广泛应用。随着技术进步，该材料有望在未来十年内实现从实验室到市场的成功转型，成为绿色储能技术的重要组成部分。

生物质基碳气凝胶和其他类型碳气凝胶的技术成熟度（TRLs）

在全球“碳中和”目标的推动下，生物质碳气凝胶为储能应用提供了一种可持续的新途径。研究团队期待，随着对绿色能源材料需求的增长，生物质碳气凝胶将成为绿色储能技术的核心。通过持续的发展与技术突破，这一材料有望为实现“净零排放”目标提供坚实基础。希望本研究能引起更多科研工作者和产业界的关注，共同推动这一绿色材料的发展与应用。

生物质基碳气凝胶未来十年关键研究参数甘特图

中国农业大学为第一完成单位，理学院博士研究生李梦阳为论文第一作者，罗炳程教授等为本文的通讯作者。

罗炳程教授在新型信息功能材料和器件的开发及其在农业和能源领域的应用方面取得了一系列创新成果，并在《自然·通讯》(Nature Communications)、《美国科学院院刊》(PNAS)等期刊发表90余篇论文。