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科学家发现三维石墨烯管“超级材料”

科学家发现三维石墨烯管“超级材料”

  近日,中科院上海硅酸盐研究所和美国宾夕法尼亚大学、北京大学合作,发现一种三维石墨烯管的“超级材料”,这种新型的具有分级多孔结构的材料,兼具远优于已有碳材料的强力学、低密度、高导电等特性。相关研究已发表于《先进材料》。

  构建低密度超轻材料为目前国际研究热点。然而,随着密度的降低,材料的力学、电学性能呈指数降低,同时材料结构的稳定性以及可恢复形变显著变差。科学家梦寐以求的碳基cellular materials(多孔材料)由碳纳米管或石墨烯组成,兼具优异的力学和电学性能。这要求结构单元(碳管或石墨烯片之间)由共价键连接,但是难以实现。

  研究人员发现,这种三维石墨烯由四连接的石墨烯纳米管通过碳碳共价键键合,形成类似金刚石的四配位三维稳固结构。它的高强度、超高弹性为所有多孔材料之最。石墨烯空管材料拥有优异的电导率,三维石墨烯管可作为性能幸运飞艇优异的弹性导体,其力学和电学性能是目前报道的多孔石墨烯的两个数量级高,可以应用于新能源领域。此外,该材料具有超疏水特性,吸附有机溶剂超快,吸附有机溶剂达自身重量的幸运飞艇600倍以上,可用于复合材料、环境、能源和生物等领域。

  (原载于《中国科学报》 2015-09-28 第1版 要闻)