第229章 做石墨烯全领域的研究、女主角光环(这章为后面的铺垫,勿喷!)
“就明天吧!”王子维答道:“这星期他们学的差不多;我觉得先从小的突破点开始入手;明年年中之前可以将课题结束。”
“你心里面有数就行!”陶卓义道;“醒了,去忙你的吧!”
“那星期天实验室正式剪裁;记得来啊!”
“没问题~!”
···
应付完领导,王子维转身回到实验室。
看到凌一尧正带着小组成员,纷纷带着防毒面罩。
将带有薄膜的滤膜(薄膜面朝上)小心地漂浮在盛有去离子水的表面。MCE滤膜会逐渐被水浸润并溶解,还原氧化石墨烯薄膜则会漂浮在水面上。
接着,他们将柔性基底(PET片)斜插入水中,从薄膜下方将其缓慢托起,使薄膜均匀地贴合在基底上。
用滤纸吸去边缘多余水分,自然晾干或低温烘干。
最后,可以用辊子轻轻碾压,以增强薄膜与基底的附着力。
随之,使用四探针测试仪测量薄膜的方块电阻,计算电导率;并绘制电导率 vs. C/O比(或还原温度)的关系曲线。
得出的结果自然是:还原度越高、导电率越高。
凌一尧她们补上昨天晚上欠着的实验数据后,马不停蹄的开始下一个实验。
恒电流充放电(GCD)测试。
对工作电极(还原氧化石墨烯电极)施加一个恒定的电流(如1 A/g),测量其电压随时间的变化。
对于一个理想的双电层电容器,其充放电曲线应为对称的直线三角形。曲线的斜率直接反映了电容的大小。
不过在此之前,她们需要将还原氧化石墨烯电极制作完成。
凌一尧从真空烘箱中取出干燥过电极;将电极用压片机在10MPa下,压片数秒钟。
这么做的目的是为了增强活性物质与集流体之间的接触,减少接触电阻,提高电极的倍率性能。。
接着计算负载量;用分析天平称量干燥压片后的电极质量,减去集流体的质量,得到活性物质的负载量(单位:mg/cm²)。
这里的负载量不宜过高或过低。
过低(< 1 mg/cm²)不能体现材料的真实性能;过高(> 3-5 mg/cm²)会导致离子扩散困难,内阻增大。
王子维的要求的负载量为1-2。
他在外面静静的看着。
凌一尧他们失败多次,报废了许多的电极,后终于成功制备出合格的电极片
接着,就是用冲孔机将电极冲成所需直径的小圆片,便于在电极罐中固定。
最后将制备好的氧化还原石墨烯电极作为工作电极,与参比电极(如饱和甘汞电极SCE)和对电极(铂片或石墨棒)一起放入电解液中(如1M H2SO4);组装成三电极体系。
在他们实验前,王子维开口提醒道:“凌一尧,重新检查一下实验步骤。”
“你们也不想再等它干燥12小时吧!”
“确认一下,还原氧化石墨烯、导电剂、粘结剂比例是多少,做好标记。”
凌一尧她们回头看了一眼窗外的王子维点点头,开始检查实验步骤。
等一切检查完毕,凌一尧对着王子维比了个OK的手势。
他点点头,凌一尧她们开始了实验。
对于三电极体系,使用以下公式: Cₘ=(I×Δt)/(m×ΔV)
I:放电电流(A)Δt:放电时间(s)
m:工作电极上活性物质(rGO)的质量(g)
ΔV:放电过程中的电压变化(V),排除IR降(电压骤降)后的值。
凌一尧她们在不同的电流密度下测试,计算比电容;最后得到了数据。
王子维看了一眼数据,曲线挺对称的,虽然比理想状态差点,但是也很不错;说明她们制作的材料可逆性很好。
IR降(曲线起始处的电压骤降)值非常的小,说明电极本征电阻、接触电阻和电解液电阻很低。
接近完美的三角形曲线,表明储能机制以双电层电容为主。
总体来说,数据十分理想!
最棒的是,她们第一次完成这样复杂的实验,居然没有出现赝电容(源于rGO上残留的含氧官能团)导致的曲线出现平台或者扭曲。
凌一尧他们眼巴巴的看着王子维,期待从他的脸上看到笑容。
毕竟昨天晚上,他们惹他生气了。
王子维放下手中的报告;抬头看着他们。
“这次表现的不错,没有出现疏漏;而且各项数据还难得的接近理想值!”
话从他口中说出后,学生们齐声欢呼;个个喜形于色。
王子维拍了拍手,“保持这种严谨的状态,你们也能做出接近理想的数据。”
“后面的我们的实验会很难,到时候就不会再有上帝视角,只能一步步试错,盲人摸象。”
“所以一个步骤都要求精益求精;任何一个地方疏忽都造成数据失真。”
“请你们尽快适应这种节奏和要求!”
他们本想听到王子维的表扬,没想到后面又听到了他苛刻的要求。
不过一个个并没有失望,反而跃跃欲试。
这就属于是‘攀登心理’,越是难做的事情,人们越愿意尝试做到。
“好了,鸡汤到此为止!”王子维笑道:“让我们再接再厉,把TJ大学物院变成石墨烯研究权威院校;让墨方实验室成为全球顶尖的低维材料实验室。”
“可以!”吴秋第一个喊道;
上官林接话:“我们一定能做到!”
余扬也喊:“一起加油!”
就连比较稳重的凌一尧也笑着喊道:“全球第一!”
给学生们补了一针兴奋剂后,他们再次投入了实验中去。
电化学阻抗谱(EIS)测试;分析电极过程中不同频率下的阻抗特性。
原理:对一个稳定的直流电压(开路电压)叠加一个微小振幅的正弦波交流电压信号,测量其响应电流。通过改变交流信号的频率(通常从高频,如100 kHz,到低频,如10 mHz),可以得到电极系统在不同时间尺度下的阻抗信息。
这是理解电荷存储动力学的强大工具;也直接印证石墨烯的电池在储电量和安全性上遥遥领先。
循环伏安法(CV),扫描不同速率下的CV曲线,观察其矩形性,评估倍率性能和电容特性。
绘制电流(I) vs.电压(E)的曲线,即为循环伏安(CV)曲线。
它是电化学测试中最常用、最核心的表征技术之一,尤其适用于评估像还原氧化石墨烯(rGO)这类储能材料的性能。
想象你在一个来回扫描的电压“斜坡”上测试你的rGO电极。电化学工作站控制着电极的电压,让它以一个恒定的速度从起点(比如0 V)升到最高点(比如1 V),再以同样的速度降回到起点,这样就完成了一个“循环”。
在这个过程中,仪器实时测量并记录下电流的变化。电流就像是电极的“呼吸”,反映了电压扫描时电极/电解液界面发生的化学反应的“强度”。
CV曲线包围面积大,说明比电容高,材料具有高的电荷存储能力。
高扫速下形状保持好,倍率性能好,功率密度高;离子传输路径短,电极结构利于快速充放电。
CV是快速筛选和定性/半定量评估还原氧化石墨烯电化学性能的利器。
通过与GCD和EIS数据相结合,可以构建起对rGO材料从宏观性能到微观动力学的完整认知体系,从而指导材料的优化与设计。
而石墨烯在这方面更是遥遥领先,支持快速的充电和放电,几分钟内丝毫不费力的充完几百公里的电。
最后一个实验就是简单的循环寿命测试;测试数千次放电后的电容保持率。
这个实验简单,但是很费时间。
石墨烯在这方面同样表现优异,实验过后它有效使用电容,下降不过百分之一。
这几个实验,是王子维一定要他们做的。
一是了解石墨烯前景,二是让他们提前熟悉使用流程。
王子维要做石墨烯全领域的研究,后期他们会做这方面的实验做到吐。
···
单单是完成上面的实验,天色马上就要黑了。
王子维看完手中的数据,非常的不错。
他不由的看向凌一尧;今天凌一尧一直是这些实验的主导;让实验室有序的运转着。
如果只是一个实验成功,或许说明是运气。
可都是第一次做这些复杂的实验,每一个的数据都这么的接近理想值。
王子维很难不觉得是她的“女主主角光环”在这里撑着。
看来她进入墨方实验室,是件利大于弊的事情。
有这么一刻,王子维都想多找几个“主角型”学生进来;那他的实验进行的非常顺利了。
反正自己也有金手指,不怕被这些主角们比下去。
更何况自己也是主角,而且是这个世界的主角。
“做的不错!”王子维看向凌一尧表扬道:“辛苦你了!”
凌一尧揉了揉有些乱糟糟的头发;“应该的!”
“该表扬就得表扬!”王子维笑道:“等到过几天墨方实验室正式启动、经费到位,我们找个地方聚餐;算是庆祝实验的成功和实验室的启航。”
众人齐声高寒;“太棒啦!”
“聚餐好啊!”
“我要吃小龙虾!”
“我要吃千层塔!”
“那我要鲍鱼~!”
一个个点起菜来,点的还非常的离谱。
凌一尧连忙制止道:“实验经费不能这么花?”
“切~~!”
对于大师姐的扫兴,众人纷纷表示无趣。
王子维出言道:“你们上面所说的食物,我都能满足!”
“哦~!”众人开始尖叫;
“但是~!”王子维话音一转;“这一切的前提是你们能保持今天这种状态!”
“没问题~!”吴秋第一个应道:“只要有鲍鱼吃,我绝不让实验掉链子!”
余杨也一样;“有大龙虾吃,我保准数据不会出任何的问题!”
“希望你们说到做到!”
钱,王子维又不缺。花点小钱,激励学生们认真的做事,何乐而不为呢!
至于实验经费?就那点钱;还是用在实验室上面吧!
挪用一点,还要算账。
费那个事情干嘛?吃顿饭又没多少钱?
昨天,他们挨了训斥;今天得到了表扬。还知道了过几天有大餐吃,一个个开心的要跳起来。
看着他们,王子维心里面都在想:都是记吃不记打,也算是好事!最起码不用担心心里出问题。
“好了,回去在激动吧!”王子维出声;“上官林,记得在群里面统计一下想吃的东西,千万别太离谱,最好在一家店内都能找的到!”
“耶~!”
“万岁~!”
检查了一遍实验室的情况,王子维也离开了。
今天还有任务要刷!
先去接正牌女友陶好,然后做顿好吃的,晚上再辛苦一下。
明天是新的一天,又有新的任务。
黑色的沃尔沃闪着红色的车灯,驶离了TJ大学。
···
李进步站在食堂门口,正准备给王子维发消息;想和他说一下首批上架服装的事情。
“导儿~!”
她一抬头,看见王雨菲和宋子妍迎面走来。
“你们实验结束了?”李进步问道;
“恩~!”
“王教授,好像开车回家了!”宋子妍很明白的直接说出了王子维的动向。
李进步眉头微皱,不过很快舒展开。
“走,我们一起去吃饭!”
“好!”
“没问题~!”
三人一起走进了食堂。
坐到位置上,宋子妍主动聊起了她们在实验室的事情。
“导儿,你是不知道呀!王教授生气的时候多吓人!”
“明明还是面色如常,但是说话的语气和声音,让人不由得有些敬畏!”
李进步往嘴里面塞了一块鸡肉,问到:“你干什么了?”
宋子妍嘿嘿一笑;“没有我们俩,昨天晚上我们有选修课;没有去实验室!”
“是昨天晚上他们在群里面说的!”
王雨菲点点头:“今天王教授说话也带着一股严厉;那些师兄师姐一个个都不敢乱来!”
“就是、就是;今天我们的实验做的很漂亮;和王教授提供的数据很接近。还得到了王教授的表扬!”
李进步听着,轻声说“那是你们之前太放松了;墨方实验室可是学校的重点扶持的项目。”
“你们能进去都属实是幸运;要不是为了肥水不流外人田;第一届的学生里,怎么会有本科生?”
她放下筷子,认真地看着她们:“好好珍惜。”