通过氧元素含量的变化实现对硬炭微观结构调控
陈成猛介绍，硬炭是由各种前驱体包括糖类、聚合物以及生物质等在高温下炭化制备而成的。在研究过程中，陈成猛科研团队发现硬炭的性能不仅与制备方式有关，而且很大程度上取决于所用前驱体的性质。
“制备硬炭的前驱体一般是具有热固性的树脂、聚合物以及生物质等。除碳以外，氧是众多前驱体中存在最多的元素，并且在高温热解及炭化过程中不断被释放。”因此，陈成猛表示，前驱体中氧含量的多少将会影响其热解过程以及最终硬炭的微观结构。
根据这一设想，陈成猛科研团队利用低温氢气还原策略对酯化淀粉原料进行预处理，通过改变反应温度来调节反应产物前驱体中氧元素含量。随后，他们又对不同反应温度下的样品进一步高温炭化，制备了硬炭，也就是通过氧元素含量的变化实现了对最终产物——硬炭的微观结构调控。
为研究不同的氢气还原反应温度对最终材料结构的影响，科研人员选择了多个还原温度展开试验，有力证实了氧元素含量对硬炭性能的影响。
尽管目前的研究成果为后续进行高性能硬炭的开发奠定了良好的基础，但同时陈成猛也提到，硬炭受不同前驱体和制备条件的影响，其实际结构十分复杂，很难构建一个通用模型。
陈成猛表示，下一步团队还会从原材料出发，构建硬炭的结构模型，搭建相应的数据库，并针对特定应用场景进行硬炭的开发，例如高功率、超低温以及高温等。