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三維石墨烯決定未來科技發展新材料王?

2020-10-31 17:48:38

新材料在我們的日常生活中無處不在,大到航空航天,小到我們的日常生活起居,包括智能家居、電子產品新材料實實在在地改變著我們的生活方式。

  首先要生長高質量的二維石墨烯材料,盡可能減少缺陷,提升層數均勻性。其次考慮結構單元匹配是采用片狀結構、管狀結構還是棒狀結構,還要考慮結構單元的連接方式,優化連接強度以及連接數。要根據實際應用情況考慮引入適合的孔徑結構。為了進一步提升三維石墨烯的力學強度和導電性,研究人員采用化學氣相沉積技術制備三維石墨烯,在高溫條件下直接在多孔模板表面生長石墨烯,去除模板后冷凍干燥,制備出三維石墨烯。這種方法制備出的石墨烯具有超輕、超彈的特性,微結構調控靈活,可規?;苽?,力學和電學性能非常優異。

  三維石墨烯具有哪些神奇性能?

  首先是超輕特性,這是浙江大學研制的一種超輕三維石墨烯氣凝膠,是迄今為止世界上輕的材料,刷新了世界上輕材料的吉尼斯紀錄。它的密度僅為0.16mg/cm?,孔隙率非常高,99.99%的部分都是空氣。

  其次,這種材料具有高彈性,可以被壓縮成其原始大小的5%甚至更低,循環1000次以后仍然能夠恢復原來的形狀。另外,該材料具有高強度,壓縮模量可達100兆帕以上,材料強度比同重量的鋼材要大200倍,力學強度優于所有氣凝膠材料,同時還具有良好的機械穩定性。三維石墨烯還是良好的導體,是所有碳基氣凝膠電導率中高的,與LED燈連接,利用壓縮可以靈活調節LED燈的亮度。

三維石墨烯

  三維石墨烯具有豐富的微納結構,顯示出優異的超疏水特性,小水滴可以在其表面自由地滾動而不會進入其內部。這種特性使三維石墨烯具備自清潔功能,可以使水下油滴進行定向運輸和收集,實現油水分離

  今年發生了嚴重的新冠肺炎疫情,口罩成為保護醫護人員的一道防線,一度成為缺資源。三維石墨烯具有大比表面積和強靜電吸附特性,可以作為關鍵過濾材料,提升過濾效率。如今,我們可以在市面上買到石墨烯口罩,它在抗疫中發揮了重要作用。

  此外,三維石墨烯還可以作為結構材料、隔音材料和絕熱材料。首先,它的超輕強結構可降低未來航天器40%的重量,實現節能減排。此外,三維石墨烯具有超大的孔隙率,極低的熱導率和導熱系數,可用于各種形式的保溫材料。三維石墨烯還具有低聲速特性,可作為一種理想的聲學延遲和高溫隔音材料,因此,三維石墨烯可用于航空、航天、航海等領域。


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