2025年10月27日，日本冈山大学学术研究综合机构（生命·自然科学技术领域）林靖彦（Yasuhiko HAYASHI）教授应邀在2313会议室举行“天工”学术论坛，讲座主题为“通过跨尺度材料创新提升碳纳米管纺纱性能及其在热电器件中的应用”。我院相关专业教师及学生参加报告会，会议由刘治科教授主持。

在报告中，林靖彦教授系统介绍了其研究团队在推动碳纳米管（CNT）优异性能向宏观尺度（如CNT纺纱线、CNT片材）拓展方面的系列研究工作，旨在加速CNT的实际应用。报告重点涵盖了两个方向：一是作为碳纤维替代品的高强度少壁CNT纺纱线的研发，二是基于FWCNT纺纱线的柔性轻质热电发电（TEG）器件的开发。林教授详细阐述了如何通过直接从CNT基底拉出并加捻，实现高强度、高重现性的CNT纺纱线的连续制备。针对如何使CNT纺纱线的拉伸强度（~1.5 GPa）和杨氏模量（~100 GPa）超越商用T1100G碳纤维（拉伸强度7 GPa，杨氏模量320 GPa）这一挑战，团队发展了高速焦耳退火（JA）处理技术。在3000 K以上高温处理后，CNT纺纱线的拉曼光谱G/D比显著提高，表明石墨化程度增强，从而提升了强度。为进一步减少CNT之间或CNT束之间的滑移，团队还创新性地将细小的氧化石墨烯或石墨烯插入CNT纱线的纳米间隙中。结合JA处理，成功使CNT纺纱线的拉伸强度达到6.4 GPa，杨氏模量达到320 GPa，性能已接近T1100G水平。在热电应用方面，林教授指出，开发在近室温下具有高转换效率、不含稀有元素且无毒的热电材料是当前的研究热点。FWCNT纺纱线显示出高的塞贝克系数，是一种极具潜力的TEG材料。然而，制备具有长期空气稳定性的n型掺杂CNT仍面临挑战。团队研究发现，相较于聚乙烯亚胺（PEI），分子尺寸更小的N-DMBI可实现更有效的n型掺杂，且在N-DMBI掺杂前进行3000 K以上的JA处理能进一步改善n型掺杂效果。通过筛选高效掺杂溶剂并控制掺杂时间，团队在室温下和423 K时分别实现了1.5 mW m⁻¹ K⁻² 和 2.4 mW m⁻¹ K⁻²的毫瓦级高热电功率因子，为开发高性能CNT基TEG器件奠定了基础。

报告结束后，林靖彦教授与在场师生就碳纳米管材料制备、性能优化及其在能源转换领域的应用前景等问题进行了深入交流与讨论。本次学术报告内容丰富、前沿，有效拓宽了师生在纳米碳材料及其器件应用方面的视野。

林靖彦教授简介：林靖彦教授于1990年、1992年和1999年分别获得名古屋工业大学电气与计算机工程专业学士、硕士和博士学位。1992年至1996年，他在摩托罗拉日本有限公司从事半导体器件建模研究。1999年任名古屋工业大学研究助理，2007年任副教授。自2012年10月起，任冈山大学环境生命自然科学与技术研究科教授。2021年4月起，兼任冈山大学科研副校长。自2005年起，他先后在英国剑桥大学、英国萨里大学和丹麦技术大学担任访问研究员，从事纳米材料新应用及其物理性质研究。目前主要研究方向包括碳纳米管、石墨烯等碳纳米材料的合成、物性研究及器件应用，同时也在开发钙钛矿太阳能电池、新型钙钛矿材料以及利用多价离子的后锂离子电池。

撰稿：何学侠  审核：刘治科 张雯谦 董芬芬