浙大实验室诞生世界上最轻固体材料"超轻气凝胶"

中国教育装备采购网2013-03-21 09:49围观1703次我要分享

  3月19日,记者今天从浙江大学获悉,该校高分子系高超教授的课题组成功制备出一种超轻气凝胶,取名“碳海绵”。该成果刷新了目前世界上最轻固体材料的纪录,弹性和吸油能力令人惊喜,被《自然》杂志重点配图评论。

  据了解,气凝胶是入选吉尼斯世界纪录的最轻的一类物质,因其内部有很多孔隙,充斥着空气,故而得名。2011年,由美国HRL实验室、加州大学欧文分校和加州理工学院合作制备的一种镍构成的气凝胶,密度为0.9毫克/立方厘米,创下了当时最轻的纪录。

  “你看,把这种材料放在蒲公英花朵上,柔软的绒毛几乎没有变形。”高超指着这张入选《自然》杂志年度十大图片的照片说道。图片给高超留下了深刻印象,“当时我就在想,能不能制备出一种材料,挑战这个极限。”

  高超告诉记者,课题组这些年一直从事石墨烯宏观材料的研发,两年前,他们打算把石墨烯(碳的二维形态)做成三维多孔材料来冲击这一纪录。

  在浙江大学的实验室里,记者看到了这些大小不等的“碳海绵”: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。

  “值得欣喜的是,这种气凝胶实现了批量合成,可控性也大大提高。”高超告诉记者,以往科学家主要采用溶胶—凝胶法和模板导向法来制备气凝胶。“前者可以批量合成,但可控性差;后者能产生有序的结构,但依赖于模板的精细结构和尺寸,难以大量制备。”

  课题组另辟蹊径,探索出无模板冷冻干燥法,将溶解了石墨烯和碳纳米管的水溶液在低温下冻干,便获得了“碳海绵”,还可以任意调节形状。“不需要模板,只与容器有关。容器多大,就能制备多大。”高超说。

  记者了解到,高超课题组制备的“碳海绵”密度只有0.16毫克/立方厘米,是最轻纪录保持者。《自然》杂志点评说:它高弹,被压缩80%后仍可恢复原状;对有机溶剂具有超快、超高的吸附力,是已报道的吸油力最高的材料。

  采访时,高超表示对申报吉尼斯世界纪录兴趣不大,他说:“轻并不是它最大的新意所在,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。”

  “也许某一天发生漏油时,可以把它们撒在海面上,就能把漏油迅速地吸收进来。因为有弹性,吸的油能够被压出来回收利用,碳海绵也能重新使用。”据高超介绍,碳海绵还可能成为理想的相变储能保温材料、催化载体以及高效复合材料,“但要让这个新材料走出实验室,实现其应用价值,还得依靠现实社会以及产业界的想象力。”

来源:光明日报责任编辑:荔枝

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