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中国科学家造出世界最轻材料:全碳气凝胶  

2013-03-22 22:20:41|  分类: 百科知识 |  标签: |举报 |字号 订阅

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中国科学家造出世界最轻材料:全碳气凝胶

中国科学家造出世界最轻材料全碳气凝胶 密度仅空气1/6 -精品网文网

一块100立方厘米的“全碳气凝胶”放在一朵花上的展示。

中国科学家造出世界最轻材料全碳气凝胶 -精品网文网

100立方厘米大小的“碳海绵”“踩”在狗尾巴草上,纤细的草须一点都没有被压弯。

浙江大学的科学家们研制出了一种超轻材料,这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度仅每立方厘米0.16毫克,是空气密度的六分之一,也是迄今为止世界上最轻的材料。

“气凝胶”是半固体状态的凝胶经干燥、去除溶剂后的产物,外表呈固体状,内部含有众多孔隙,充斥着空气,因而密度极小。浙江大学高分子科学与工程学系高超教授的课题组将含有石墨烯和碳纳米管两种纳米材料的水溶液在低温环境下冻干,去除水分、保留骨架,成功刷新了“最轻材料”的纪录。此前的“世界纪录保持者”是由德国科学家在2012年底制造的一种名为“石墨气凝胶”的材料,密度为每立方厘米0.18毫克。

“‘全碳气凝胶’的构造类似于‘碳海绵’,哪怕将一个马克杯大小的气凝胶放在狗尾草上,纤细的草须也不会被压弯。”高超说。

虽然看上去“脆弱不堪”,但“全碳气凝胶”可以在数千次被压缩至原体积的20%之后迅速复原。此外,“全碳气凝胶”还是吸油能力最强的材料之一。现有的吸油产品一般只能吸收自身质量10倍左右的有机溶剂,而“全碳气凝胶”的吸收量可高达自身质量的900倍。

浙大高分子系高超教授的课题组制造出一种超轻物质,取名“碳海绵”。它是目前世界上已知的最轻固体材料。这一成果被权威科学杂志《自然》在“研究要闻”栏目中重点配图评论(2013年2月28日的第494期404页)。相关论文2月18日在线发表在材料科学界权威的学术杂志《先进材料》(Advanced Materials)上。

高超教授说,“碳海绵”是一种气凝胶——世界上最轻的一类物质,它的内部有很多孔隙,充满空气。

2011年,美国科学家合作制造了一种镍构成的气凝胶,密度为0.9毫克/立方厘米,是当时最轻的固体材料。把这种材料放在蒲公英花朵上,蒲公英茸毛几乎没变形。

高超课题组这些年一直从事石墨烯宏观材料的研发。他们用石墨烯制造出了气凝胶——“碳海绵”。“碳海绵”每立方厘米重0.16毫克,比氦气还要轻,约是同体积大小氢气重量的两倍。从目前公开的报道看,“碳海绵”是世界上最轻的固体。

在浙大实验室,有不少大小不等的“碳海绵”,大的像网球,小的像酒瓶塞,灰不溜秋,摸上去很有弹性。

高教授说,“碳海绵”可任意调节形状,弹性也很好,被压缩80%后仍可恢复原状。它对有机溶剂有超快、超高的吸附力,是已被报道的吸油力最强的材料。现有吸油产品一般只能吸自身质量10倍左右的液体,而“碳海绵”能吸收250倍左右,最高可达900倍,而且只吸油不吸水。

“碳海绵”这一特性可用来处理海上原油泄漏事件——把“碳海绵”撒在海面上,就能把漏油迅速吸进来,因为有弹性,吸进的油又挤出来回收,碳海绵也可以重新使用。

另外,“碳海绵”还可能成为理想的储能保温材料、催化剂载体及高效复合材料,有广阔前景。

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