近日，清华大学魏飞教授成功入选中国科学院院士增选有效候选人名单。

今年3月，爱思唯尔（Elsevier）发布的2024“中国高被引学者”（Highly Cited Chinese Researchers）榜单，魏飞教授也赫然在列。此榜单以全球权威的引文与索引数据库Scopus作为中国学者科研成果的统计来源，系统性地展示中国科研领域的人才分布现状，精准呈现各机构高校优势学科构成及学术影响力，以及在关键技术研究和各重点领域的顶尖人才。

人物介绍

魏飞，清华大学化学工程系教授，系学术委员会主任，绿色反应工程与工艺北京市重点实验室主任。中国颗粒学会常务理事，能源颗粒专业委员会主任。1984毕业于石油大学炼制系有机化工专业，1990年获石油大学有机化工博士学位。在Science、Nature等杂志发表论文600余篇，SCI他引68000余次。获教育部“长江学者”特聘教授、国家杰出青年基金等。

成功实现了千吨级碳纳米管在锂离子电池中的规模应用，实现了气固下行床催化裂化、高速湍动床甲醇制丙烯、芳烃、苯胺、氯乙烯、丙烯腈、间苯二腈等30台新概念反应器产业化，研究成果获国家科技进步二等奖、教育部自然科学、技术发明一等奖。

碳纳米管的神奇之处

魏飞教授带领团队在超长碳纳米管生长机理、结构可控制备、性能表征和应用探索方面开展了大量研究，并取得了一系列重要突破。2013年，魏飞教授团队成功研制出单根长达半米的碳纳米管，创造了世界纪录。此外，魏飞教授团队首次发现了宏观长度碳纳米管管层间的超润滑现象，并实现了单根碳纳米管宏观尺度下的光学可视化及可控操纵。

此前，在热播的电视剧《三体》中，主人公汪淼重启实验的场景令人印象深刻，画面中汪淼身后关于碳纳米管研究的PPT，正是出自魏飞教授发表在ACS Nano期刊中的图片和公式。

图片来源：《三体》截图

碳纳米管有许多神奇的力学、电学和化学性能，特别是它的抗拉强度是钢的一百倍，密度是其六分之一，这使得人们可以建造超长的梯子，架起一座通向太空的天梯。魏飞教授也曾在CC讲坛上表示：“搭一个通往太空的天梯，其他材料是做不到的，只要是用其他的材料做一根绳子长十四万公里，它自身的重量就会把它拉断了，只有碳纳米管可以。”

图片来源：CC讲坛

碳纳米管技术在锂电池的应用

近年来新能源汽车行业推动着动力锂电池迅速发展，再加上新兴的可再生能源行业发展，或将改变全球依赖化石能源的面貌。魏飞教授表示，碳纳米管赶上了新能源发展热潮的好时机。

刚开始，魏飞教授团队做碳纳米管应用并不是为了锂电池。各个研究团队基于碳纳米管具有超强导电性、柔性、导热性、耐化学腐蚀等独特的性质，进行漫长的应用探索过程。例如刚开始大家都认为碳纳米管能储氢，做燃料电池管用，魏飞教授团队也尝试去做，后来在大量失败的实验后，才意识到有些方向是错的，这也是科研中认识新事物正常的探索过程。

电池材料对导电性的要求高，碳纳米管本身并不解决电池的主材问题，目前来看，它只是解决导电性的问题和循环稳定性的问题。核心是利用碳纳米管在纳米尺度上高导电性，同时又具有柔性和化学稳定性，这也是它能够替代导电性不够好的导电碳黑的原因。正极加导电剂主要是针对导电性不好的磷酸铁锂等材料；目前，负极材料中硅基负极是一个重要研究方向，而硅基负极的导电性和石墨比大概相差1亿倍，虽然硅基负极可以提高电池容量，但循环性会大打折扣，引入碳纳米管可以有效解决这些难题。

在实际研究工作中，魏飞团队发现，碳纳米管可实现自催化的协同生长。阵列碳纳米管叠层生长速度高，将成长为一种长且直、导电性好、缺陷少的高性能材料。“总体而言，比起使用纳米碳纤维，使用叠层生长的碳纳米管的电池的容量等性能将高出不少。”魏飞表示。

成果转化

基于清华大学魏飞-张晨曦团队的硅碳负极技术成立的常州硅源新能材料有限公司，采用流动性与传递能力优异的气固流化床进行分子级沉积反应，实现了硅基负极材料表面的均匀致密包覆，已成功制备出高容量、高首效、长寿命硅碳负极材料，并实现了千吨级宏量制备过程，在保证材料性能的同时极大地降低了生产成本，性价比领跑全行业。

该项先进技术成果入选2020年中关村论坛，并作为重大前沿科技成果在2024世界新能源新材料大会上重磅发布，已应用于鄂尔多斯年产2万吨硅碳负极材料项目，总投资达22亿元，由常州硅源新能材料有限公司投资成立的内蒙古硅源新能电子材料科技有限公司运营，将于2025年实现大规模的商业化应用，为打造新一代高比能量长续航电池产品打下了坚实的基础，在带来百亿级经济效益的同时，将极大促进新能源行业的革命性发展。

信息来源：

魏飞教授：科学研究，特别是尖端的科学研究，永远不在利益里，追求立竿见影是个很可怕的事情.Carbontech

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魏飞：碳纳米管，架起通往太空的天梯.CC讲坛

中国科学院、Carbon Future

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