这种新材料非常轻,即使把它压在狗尾草上,草的毛尖也不会弯曲。
浙江日报杭州3月18日讯 今天,记者从浙江大学获悉,该校高分子系高超教授的课题组制备出了一种0.16毫克/立方厘米的超轻气凝胶,它刷新了目前世界上最轻固态材料0.18毫克/立方厘米的纪录。这一进展被《自然》杂志在“研究要闻”栏目中重点配图评论。
气凝胶,被誉为“凝固的烟”,是入选吉尼斯世界纪录的最轻一类物质,因其内部有很多孔隙,充斥着空气,故而得名。在实验室,记者看到了一个个大小不等的它们:看似碳,触似海绵,大的如网球,小的如酒瓶塞。在电子显微镜下,碳纳米管和石墨烯共同支撑起无数个孔隙,“就像大型体育场馆等大型空间结构,用钢筋做支架,用高强度的薄膜等做墙壁,材料整体既轻且强。”课题组博士生孙海燕说,“在这里,碳纳米管就是支架,石墨烯就是墙壁。”
这么轻的东西怎么制成的?高超说,气凝胶的基本制备原理是除去凝胶中的溶剂(液体),让其保留完整的骨架。课题组将溶解了石墨烯和碳纳米管的水溶液放在容器里,在低温下冻干,便获得了“碳海绵”,并且可以任意调节形状。“容器多大,就可以制备多大,可以做到上千立方厘米,甚至更大。”高超说。
创意来自《自然》杂志年度十大图片。2011年,美国HRL实验室、加州大学欧文分校和加州理工学院合作制备了一种镍构成的气凝胶,密度为0.9毫克/立方厘米,创下了当时最轻材料的纪录。把这种材料放在蒲公英花朵上,柔软的绒毛几乎没有变形——这张照片入选了《自然》杂志年度十大图片,也给高超留下了深刻印象:能不能制备出一种材料,挑战这个极限?
这一次,高超课题组研制成功的这种新材料非常轻,即使把它压在狗尾草上也不会压弯狗尾草的毛尖。
在已报道的成果中,高超课题组制备的“碳海绵”是最轻纪录保持者——可达到0.16毫克/立方厘米,不但低于空气的密度,也低于氦气的密度。相关论文2月18日在线发表在《先进材料》上。但是,课题组对于申报吉尼斯世界纪录兴趣不大,“‘轻’并不是它最大的新意所在”,高超解释:这项成果的价值在于其简便的制备方法,以及材料所展现出来的优越性能。
据介绍,“碳海绵”还可能成为理想的相变储能保温材料、催化剂载体以及高效复合材料。就如一个呱呱坠地的婴儿,对这一新生材料,科学家还很难准确预计它的应用领域与前景,还得依靠现实社会以及产业界的想象力,让这个新材料走出实验室,实现对世界的实际应用价值。该课题是在国家、省自然科学基金资助下完成的。
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