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堪稱世界上Z輕的固體材料——超輕氣凝膠于浙大實(shí)驗(yàn)室誕生
2013-4-8 閱讀(1386)
堪稱世界上zui輕的固體材料——超輕氣凝膠于浙大實(shí)驗(yàn)室誕生
今天從浙江大學(xué)獲悉，該校高分子系高超教授的課題組成功制備出一種超輕氣凝膠，取名“碳海綿”。該成果刷新了目前世界上zui輕固體材料的紀(jì)錄，彈性和吸油能力令人驚喜，被《自然》雜志重點(diǎn)配圖評論。
據(jù)了解，氣凝膠是入選吉尼斯世界紀(jì)錄的zui輕的一類物質(zhì)，因其內(nèi)部有很多孔隙，充斥著空氣，故而得名。2011年，由美國HRL實(shí)驗(yàn)室、加州大學(xué)歐文分校和加州理工學(xué)院合作制備的一種鎳構(gòu)成的氣凝膠，密度為0.9毫克/立方厘米，創(chuàng)下了當(dāng)時(shí)zui輕的紀(jì)錄。
“你看，把這種材料放在蒲公英花朵上，柔軟的絨毛幾乎沒有變形。”高超指著這張入選《自然》雜志年度圖片的照片說道。圖片給高超留下了深刻印象，“當(dāng)時(shí)我就在想，能不能制備出一種材料，挑戰(zhàn)這個(gè)極限。”
高超告訴記者，課題組這些年一直從事石墨烯宏觀材料的研發(fā)，兩年前，他們打算把石墨烯（碳的二維形態(tài)）做成三維多孔材料來沖擊這一紀(jì)錄。
在浙江大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室里，記者看到了這些大小不等的“碳海綿”：大的如網(wǎng)球，小的如酒瓶塞。在電子顯微鏡下，碳納米管和石墨烯共同支撐起無數(shù)個(gè)孔隙。
“值得欣喜的是，這種氣凝膠實(shí)現(xiàn)了批量合成，可控性也大大提高。”高超告訴記者，以往科學(xué)家主要采用溶膠—凝膠法和模板導(dǎo)向法來制備氣凝膠。“前者可以批量合成，但可控性差；后者能產(chǎn)生有序的結(jié)構(gòu)，但依賴于模板的精細(xì)結(jié)構(gòu)和尺寸，難以大量制備。”
課題組另辟蹊徑，探索出無模板冷凍干燥法，將溶解了石墨烯和碳納米管的水溶液在低溫下凍干，便獲得了“碳海綿”，還可以任意調(diào)節(jié)形狀。“不需要模板，只與容器有關(guān)。容器多大，就能制備多大。”高超說。
記者了解到，高超課題組制備的“碳海綿”密度只有0.16毫克/立方厘米，是zui輕紀(jì)錄保持者。《自然》雜志點(diǎn)評說：它高彈，被壓縮80%后仍可恢復(fù)原狀；對有機(jī)溶劑具有超快、超高的吸附力，是已報(bào)道的吸油力zui高的材料。
采訪時(shí)，高超表示對申報(bào)吉尼斯世界紀(jì)錄興趣不大，他說：“輕并不是它zui大的新意所在，這項(xiàng)成果的價(jià)值在于其簡便的制備方法，以及材料所展現(xiàn)出來的*性能。”
“也許某一天發(fā)生漏油時(shí)，可以把它們?nèi)鲈诤Ｃ嫔希湍馨崖┯脱杆俚匚者M(jìn)來。因?yàn)橛袕椥裕挠湍軌虮粔撼鰜砘厥绽?，碳海綿也能重新使用。”據(jù)高超介紹，碳海綿還可能成為理想的相變儲(chǔ)能保溫材料、催化載體以及復(fù)合材料，“但要讓這個(gè)新材料走出實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用價(jià)值，還得依靠現(xiàn)實(shí)社會(huì)以及產(chǎn)業(yè)界的想象力。”
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