高超

浙江大学教授、石墨烯领域专家

高超，浙江大学高分子科学与工程学系求是特聘教授、博士生导师，浙江大学高分子科学研究所所长，浙江大学先进纤维材料研究中心主任，浙江大学纳米高分子团队创建人及负责人，国家杰出青年基金获得者，杭州高烯科技有限公司创始人、首席科学家。

人物简介

主要从事石墨烯化学与宏观组装材料等方面的研究，积极推进石墨烯科研成果的产业化，倡导“3T四发”科研理念（3T即科研创新标准—First, Best, Most；四发即科研创新途径—发奋、发现、发明、发展）。发现了氧化石墨烯液晶及手性液晶相、氧化石墨烯纤维的可逆融合与分裂、氧化石墨烯插层塑化等新现象或新效应，发明了石墨烯纤维、石墨烯柔性薄膜、石墨烯气凝胶、石墨烯无纺布、石墨烯/硅室温宽光谱光电探测器等原创成果。在Science、Nat. Electron.、Sci. Adv.、Nat. Commun.、Adv. Mater.等国际知名期刊发表学术论文260余篇，连续六年入选科睿唯安全球“高被引科学家”。编著《石墨烯宏观材料及应用》著作一本。承担国家基金委重大、重点、杰青项目等科研项目十多项。授权中国发明专利两百余件、国际专利十余件，完成78项专利权转让。担任2D Materials、Advanced Fiber Materials、Nano-Micro Letters及《物理化学学报》等期刊编委。入选国家科技创新领军人才、亚太材料科学院院士 (Academician of Asia-Pacific Academy of Materials)、“浙江省151人才工程第一层次培养人员”、“杭州市全球引才521计划”，曾获“2021年度浙江省自然科学奖一等奖”、首届“钱宝钧纤维材料奖青年学者奖”、“Gold Kangaroo World Innovation Award”、“第十二届浙江省青年科技奖”、浙江大学十大学术进展、全国优秀博士学位论文奖等荣誉。通过产学研协同创新，建成了全球首条IGCC认证的单层氧化石墨烯量产线，创制了第四代纤维—石墨烯康护纤维，打通了石墨烯的料材器用全链条，实现了规模化应用。培养了一批优秀青年人才，他们获得了“未来女科学家奖”、“博士后创新人才支持计划”、“纺织优秀博士学位论文奖”、浙江大学竺可桢奖学金、浙江大学优秀博士学位论文、浙江大学学生十大学术新成果等奖项或荣誉。

研究方向

1、石墨烯纤维：纺丝原理及工艺，高性能化，多功能化，结构性能关系，丝束及装备，复材及构件。

2、石墨烯宏观组装材料：薄膜、气凝胶、无纺布等材料制备，导电、导热、电热、电池储能、电磁屏蔽、高温隔热、吸波隐身、光电探测等性能与器件研究。

3、氧化石墨烯材料的可逆可控组装：融合与分裂，智能调控，受限空间，聚集体效应。

4、氧化石墨烯液晶：机理与调控，3D操控与光学性能，超结构与超材料。

5、石墨烯材料及应用的工程化研究：纤维的结构功能一体化，高柔性高导热材料，高性能热界面材料，超高温隔热材料，石墨烯大健康材料，高性能电池电极材料，燃料电池气体扩散层材料，光电芯片与器件等。

人物经历

1991年9月至1995年7月，在湖南大学化学化工学院化工工艺专业学习，获得学士学位。后保送至本校化学化工学院精细化工专业学习，获得硕士学位。

2001年12月，获得上海交通大学化学化工学院高分子材料专业博士学位，师从我国著名高分子化学家颜德岳院士，留校任教，2002年8月被评为副教授。

2003年11月至2006年8月，先后在英国 Sussex 大学化学系 Harold W. Kroto 爵士（因发现 C60 获得1996年诺贝尔化学奖）、日本 Toyo 大学 Toru Maekawa 教授及德国 Bayreuth 大学 Axel H. E. Müller 教授课题组做访问学者和博士后研究。

2008年，加入浙江大学高分子系，担任教授、博士生导师。

2011年，原创科研成果石墨烯纤维入选Nature 2011年度图像之一，被Nature News、Scientific American等亮点评论，认为“实现了石墨烯在现实器件应用的关键一步”、“为碳纤维的制备提供了新途径”。

2013年，石墨烯气凝胶被Nature两次高度评论，获得“最轻固态材料”吉尼斯世界纪录认证，入选“2013年中国十大科技进展新闻”。

2016年，创办杭州高烯科技有限公司，产学研协同发展，推进石墨烯原创硬科技产业化。

2017年，获首届钱宝钧纤维材料青年学者奖。

主要学术成果

1、发现了氧化石墨烯液晶及二维胶粒的手性液晶相、氧化石墨烯纤维的可逆融合与分裂效应，首次提出并实现了连续石墨烯纤维；

2、发明了石墨烯多维度宏观组装材料如石墨烯纤维、柔性高导热薄膜、超轻气凝胶、高比导电高比导热无纺布、高结晶度纳米厚度大面积光电功能超薄膜等；

3、提出“三高三连续”正极材料设计原则，研制出全天候超快长循环铝-石墨烯电池。

4、带领团队攻克一系列工程化技术难题，打通石墨烯的“料材器用”全产业链，实现了成果转化和航天列装重要应用。

代表性论文

1、Chang, D.; Li, Z.*; Liu, Y.*; Gao, C.* ; et al. Reversible fusion and fission of graphene oxide–based fibers. Science 2021, 372, 614.

2、Liu, W.; Lv, J.; Peng, L.; Guo, H.; Xu, Y.*; Wang, X.*; Gao, C.*; Yu, B.*; Duan, X.*; et al. Graphene charge-injection photodetectors. Nat. Electron. 2022, 5, 281.

3、Peng, L.; Fang, W.*; Lu, Y.*; Ruoff, R. S.*, Gao, C.*; et al.Multifunctional macro-assembled graphene nanofilms with high crystallinity. Adv. Mater. 2021, 202104195.

4、Pang, K.; Xu, Z.*; Liu, Y.*; Peng, Y.*; Gao, C.*; et al. Hydroplastic foaming of graphene aerogels and artificially intelligent tactile sensors. Sci. Adv. 2020, 6, eabd4045.

5、Jiang, Y.; Wang Y.; Xu, Z.*; Gao, C.* Conformation engineering of two-dimensional macromolecules: A case study with graphene oxide. Acc. Mater. Res. 2020, 1, 175.

6、Fang, B.; Chang D.; Xu, Z.*; Gao, C.* A review on graphene fibers: Expectations, advances and prospects. Adv. Mater., 2019, 32, 1902664.

7、Peng, L.; Gao, C.*; et al. Ultrahigh thermal conductive yet superflexible graphene films. Adv. Mater. 2017, 29, 1700589.

8、Chen H.; Gao C.*; et al. Ultrafast all-climate Aluminum-graphene battery with quarter-million cycle life. Sci. Adv., 2017, 3, eaao7233.

9、Xu, Z.; Liu Y.; Gao, C.*; et al. Ultrastiff and strong graphene fibers via full-scale synergetic defect engineering. Adv. Mater. 2016, 28, 6449.

10、Li, Z.; Gao, C.* Superstructured assembly of nanocarbons: fullerenes, nanotubes, and graphene. Chem. Rev. 2015, 115, 7046.

11、Kou, L. Gao, C.*; et al. Coaxial wet-spun yarn supercapacitors for high-energy density and safe wearable electronics. Nat. Commun. 2014, 5, 3754.

12、Xu, Z.; Gao, C.* Graphene in macroscopic order: liquid crystals and wet-spun fibers. Acc. Chem. Res. 2014, 47, 1267.

13、Sun, H.; Gao C.*; et al. Multifunctional, ultra-flyweight, synergistically assembled carbon aerogels. Adv. Mater. 2013, 25, 2554.

14、Xu, Z.; Gao, C.* Graphene chiral liquid crystals and macroscopic assembled fibres. Nat. Commun. 2011, 2, 571.

15、Xu, Z.; Gao, C.* Aqueous liquid crystals of graphene oxide. ACS Nano 2011, 5, 2908.

主要贡献

前期研究主要集中在碳纳米管功能化及超支化聚合物领域，在包括 J. Am. Chem. Soc.,Angew. Chem. Int. Ed.,Prog. Polym. Sci.,Adv. Func. Mater.,Chem. Commun.,Macromolecules,Biomacromolecules,J. Phys. Chem. B,Langmuir,Nanotechnology,J. Mater. Chem. 等在内的国际知名杂志上发表SCI收录文章50多篇，被他引900余次，其中一篇的他引率超过200次，居2002——2006年中国化学领域引用第6名，获得授权的国家发明专利20多项。主持三项国家自然科学基金，担任《The Open Macromolecules Journal》杂志 ( EBM.htm) 和《The Open Current Process Chemistry Journal》的编委，任日本东洋大学生物——纳米电子工程研究中心客座研究员。

相关报道

浙江大学高分子系高超教授的课题组制备出了一种超轻气凝胶——它刷新了世界上最轻材料的纪录，弹性和吸油能力令人惊喜。这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度为每立方厘米0.16毫克，仅是空气密度的1/6【腾讯科学注：如根据空气在一个标准大气压、25℃室温条件下密度是每立方厘米1.18毫克计算，这里应该为空气密度的1/7较合适；如根据空气在0℃条件下密度是每立方厘米1.29毫克计算，这里应该为空气密度的1/8较合适】。日前，这一进展被《自然》杂志在“研究要闻”栏目中重点配图评论。

最佳图片

浙江大学高分子系高超课题组用纳米级的氧化石墨烯片纺制成长达数米的宏观石墨烯纤维。该纤维强度高，韧性好，可打成结或编织成导电的垫子，有望成为实现石墨烯在现实器件（如柔性电池和太阳能电池）应用的关键材料。相关研究成果发表在Nature Communications上，其中，“石墨烯纤维打结图”与“美国宇宙飞船退休之旅”、“俄罗斯太空返回舱”、“日本大地震”等11幅图入选NATURE 2011年度最佳图片。Nature News以Graphene Spun into metre-long fibres为题对这一研究成果作了专门报道。

石墨烯（Graphene），即单层石墨片，是继富勒烯、碳纳米管之后碳纳米家族的一个新成员，具有丰富而独特的固相性质，如很高的电导率、优异的导热性、极快的载流子传输速度及最高的机械强度等，在场效应晶体管、透明电极、纳米结构及功能复合材料、锂离子电池、超级电容器等诸多领域具有广阔的应用前景。但石墨烯溶解度低，缺少组装方法，实现石墨烯有序排列的宏观纤维是一大挑战。高超课题组使用湿法纺丝的工业方法，将氧化石墨烯的水溶液纺制成长达数米的纤维，然后采用化学还原的方法将其处理，得到石墨烯长纤维。这种石墨烯纤维在室温下用水溶液纺丝即可制得，其制备过程相当方便快捷、绿色环保。此项工作得到了省自然科学基金杰出青年项目的资助。

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