中國科學(xué)院網(wǎng)站23日發(fā)布消息稱，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所、賓夕法尼亞大學(xué)和北京大學(xué)合作研究，最近，發(fā)現(xiàn)了一種三維石墨烯管的“超級材料”，兼具遠(yuǎn)優(yōu)于已有碳材料的強(qiáng)力學(xué)、低密度、高導(dǎo)電等特性。
兼具高比剛度、高比強(qiáng)度、強(qiáng)能量吸收等優(yōu)點(diǎn)的多孔材料，可應(yīng)用于復(fù)合材料、環(huán)境、能源和生物等領(lǐng)域。構(gòu)建密度低于10 mg/cm3超輕材料為目前國際研究熱點(diǎn)，例如金屬、陶瓷基等超晶格結(jié)構(gòu)。然而，隨著密度的降低，這些材料的力學(xué)、電學(xué)性能呈指數(shù)降低，同時材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及可恢復(fù)形變顯著變差。科學(xué)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(yōu)異的力學(xué)和電學(xué)性能。這要求結(jié)構(gòu)單元(碳管或石墨烯片之間)由共價鍵連接，但是難以實(shí)現(xiàn)。
最近，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所、賓夕法尼亞大學(xué)和北京大學(xué)合作研究，畢輝、陳一葦和黃富強(qiáng)等發(fā)現(xiàn)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(jié)構(gòu)的多孔材料，兼具遠(yuǎn)優(yōu)于已有碳材料的強(qiáng)力學(xué)、低密度、高導(dǎo)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(wěn)固結(jié)構(gòu)。
該三維石墨烯管具有高強(qiáng)度，可以支撐自身重量的4萬倍，沒有發(fā)生明顯形變，同時還具有超高彈性，循環(huán)1000次后幾乎可完全恢復(fù)，為所有多孔材料之最。石墨烯空管材料擁有優(yōu)異的電導(dǎo)率，三維石墨烯管可作為性能優(yōu)異的彈性導(dǎo)體，其力學(xué)和電學(xué)性能是目前報道的多孔石墨烯的1-2個數(shù)量級高，可以應(yīng)用于新能源領(lǐng)域。此外，該材料具有超疏水特性，吸附有機(jī)溶劑超快，吸附有機(jī)溶劑達(dá)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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