大連理工大學(xué)在功能性石墨烯宏觀體研究方面取得進(jìn)展
2014-04-14 19:46:20
admin
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據(jù)國家自然科學(xué)基金委員會網(wǎng)2013年3月22日訊 多孔可壓縮柔性材料在化工、能源及環(huán)境保護(hù)等技術(shù)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。如何在納米尺度上調(diào)變基本結(jié)構(gòu)單元前驅(qū)體的化學(xué)性質(zhì)，實現(xiàn)此類孔隙高度發(fā)達(dá)且機(jī)械性能優(yōu)異的超輕高彈性宏觀體的可控構(gòu)筑，是一個富有挑戰(zhàn)性的難題。石墨烯是一種新型的單原子厚度的二維晶體碳質(zhì)納米材料，具有超高的電導(dǎo)率、優(yōu)異的力學(xué)性能和大的比表面積，經(jīng)功能化預(yù)處理后，可作為基本構(gòu)筑單元用來制備性能優(yōu)異的宏觀體材料。
在國家自然科學(xué)基金（項目資助號：20836002, 51072028）的持續(xù)資助下，大連理工大學(xué)邱介山教授領(lǐng)導(dǎo)的“能源材料化工”學(xué)術(shù)團(tuán)隊在前期研究工作的基礎(chǔ)上（Carbon, 2012, 50(9):3267–73； J. Mater. Chem., 2012, 22:6061-66；Energy & Fuels, 2012, 26(8):5186-92），于近期發(fā)展了一種構(gòu)筑超輕高彈性石墨烯宏觀體的新技術(shù)方法。他們基于化學(xué)功能化-冷凍干燥-微波處理的技術(shù)策略，制備出具有低密度、高孔隙率及優(yōu)異機(jī)械性能的石墨烯宏觀體。相關(guān)工作近期發(fā)表在Advanced Materials上（DOI: 10.1002/adma.201204530），被Nature作為Research highlight報道)。該石墨烯宏觀體材料具有高達(dá)99.0%的孔隙率，在外力作用下，即使發(fā)生90%以上的形變，其結(jié)構(gòu)依然穩(wěn)定，撤去外力后能快速恢復(fù)原始形貌。由于其超高的彈性，這種新結(jié)構(gòu)石墨烯組裝體在能量緩沖、減震等領(lǐng)域大有用武之地；發(fā)達(dá)的孔隙和柔性使其有可能作為可反復(fù)使用的高性能一體化整體吸附材料（如海水和苦咸水脫鹽）、催化劑載體及儲能器件的電極材料等。此外，這種整體材料具有良好的導(dǎo)電特性，可用于新結(jié)構(gòu)壓敏電阻器件的設(shè)計和構(gòu)筑。