浙大誕生超輕氣凝膠堪稱世界上最輕的固體材料
作者:admin
更新時(shí)間:2024-04-03
點(diǎn)擊數(shù):
浙大誕生超輕氣凝膠堪稱世界上最輕的固體材料
發(fā)布者:發(fā)布時(shí)間:2014-3-3013:07:22閱讀:65次【字體:大中小】
江大學(xué)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最輕固體材料的紀(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)錄的最輕的一類物質(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)最輕的紀(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》雜志年度十大圖片的照片說道。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,是最輕紀(jì)錄保持者?!蹲匀弧冯s志點(diǎn)評說:它高彈,被壓縮80%后仍可恢復(fù)原狀;高分子修復(fù)材料對有機(jī)溶劑具有超快、超高的吸附力,是已報(bào)道的吸油力最高的材料。
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:“輕并不是它最大的新意所在,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)出來的優(yōu)越性能。”
“也許某一天發(fā)生漏油時(shí),可以把它們?nèi)鲈诤C嫔?,就能把漏油迅速地吸收進(jìn)來。因?yàn)橛袕椥?,吸的油能夠被壓出來回收利用,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、催化載體以及高分子修復(fù)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。