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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驗室誕生
2013-4-8 閱讀(1394)
堪稱世界上zui輕的固體材料——超輕氣凝膠于浙大實驗室誕生
今天從浙江大學獲悉，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輕固體材料的紀錄，彈性和吸油能力令人驚喜，被《自然》雜志重點配圖評論。
據了解，氣凝膠是入選吉尼斯世界紀錄的zui輕的一類物質，因其內部有很多孔隙，充斥著空氣，故而得名。2011年，由美國HRL實驗室、加州大學歐文分校和加州理工學院合作制備的一種鎳構成的氣凝膠，密度為0.9毫克/立方厘米，創下了當時zui輕的紀錄。
“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，“當時我就在想，能不能制備出一種材料，挑戰這個極限。”
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，兩年前，他們打算把石墨烯（碳的二維形態）做成三維多孔材料來沖擊這一紀錄。
在浙江大學的實驗室里，記者看到了這些大小不等的“碳海綿”：大的如網球，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個孔隙。
“值得欣喜的是，這種氣凝膠實現了批量合成，可控性也大大提高。”高超告訴記者，以往科學家主要采用溶膠—凝膠法和模板導向法來制備氣凝膠。“前者可以批量合成，但可控性差；后者能產生有序的結構，但依賴于模板的精細結構和尺寸，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”，還可以任意調節形狀。“不需要模板，只與容器有關。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輕紀錄保持者。《自然》雜志點評說：它高彈，被壓縮80%后仍可恢復原狀；對有機溶劑具有超快、超高的吸附力，是已報道的吸油力zui高的材料。
采訪時，高超表示對申報吉尼斯世界紀錄興趣不大，他說：“輕并不是它zui大的新意所在，這項成果的價值在于其簡便的制備方法，以及材料所展現出來的*性能。”
“也許某一天發生漏油時，可以把它們撒在海面上，就能把漏油迅速地吸收進來。因為有彈性，吸的油能夠被壓出來回收利用，碳海綿也能重新使用。”據高超介紹，碳海綿還可能成為理想的相變儲能保溫材料、催化載體以及復合材料，“但要讓這個新材料走出實驗室，實現其應用價值，還得依靠現實社會以及產業界的想象力。”
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