中國科學院網站23日發布消息稱,中國科學院上海硅酸鹽研究所、賓夕法尼亞大學和北京大學合作研究,最近,發現了一種三維石墨烯管的“超級材料”,兼具遠優于已有碳材料的強力學、低密度、高導電等特性。
兼具高比剛度、高比強度、強能量吸收等優點的多孔材料,可應用于復合材料、環境、能源和生物等領域。構建密度低于10 mg/cm3超輕材料為目前國際研究熱點,例如金屬、陶瓷基等超晶格結構。然而,隨著密度的降低,這些材料的力學、電學性能呈指數降低,同時材料結構的穩定性以及可恢復形變顯著變差。科學家夢寐以求的碳基的多孔材料,由碳納米管或石墨烯組成,兼具優異的力學和電學性能。這要求結構單元(碳管或石墨烯片之間)由共價鍵連接,但是難以實現。
最近,中國科學院上海硅酸鹽研究所、賓夕法尼亞大學和北京大學合作研究,畢輝、陳一葦和黃富強等發現了一種三維石墨烯管的“超級材料”,屬于一種新型的具有分級多孔結構的多孔材料,兼具遠優于已有碳材料的強力學、低密度、高導電等特性。該三維石墨烯首次由四連接的石墨烯納米管通過碳碳共價鍵鍵合,形成類似金剛石的四配位三維穩固結構。
該三維石墨烯管具有高強度,可以支撐自身重量的4萬倍,沒有發生明顯形變,同時還具有超高彈性,循環1000次后幾乎可完全恢復,為所有多孔材料之最。石墨烯空管材料擁有優異的電導率,三維石墨烯管可作為性能優異的彈性導體,其力學和電學性能是目前報道的多孔石墨烯的1-2個數量級高,可以應用于新能源領域。此外,該材料具有超疏水特性,吸附有機溶劑超快,吸附有機溶劑達自身重量的600倍以上,可用于污水處理,如海上漏油等。
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