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世界上最轻的固态材料,美国用其打破吉尼斯纪录,中国也不落后!

众所周知,石墨烯气凝胶是世界上最轻的固态材料,这种材料具有高弹性、吸附性强的特点,也是世界新材料研究的一个重点领域。据悉,每1克石墨烯气凝胶能吸收900克的汽油,是处理海洋污染的吸油神器,吸完滤出来石墨烯气凝胶材料还可以接着用,具有循环重复利用的优点。

众所周知,石墨烯气凝胶是世界上最轻的固态材料,这种材料具有高弹性、吸附性强的特点,也是世界新材料研究的一个重点领域。据悉,每1克石墨烯气凝胶能吸收900克的汽油,是处理海洋污染的吸油神器,吸完滤出来石墨烯气凝胶材料还可以接着用,具有循环重复利用的优点。

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那么,美国在利用石墨烯气凝胶搞环保之外,还在用它干点啥呢?堪萨斯州立大学、布法罗州立大学和兰州大学的研究人员正在合作开发出一种3D打印石墨烯气凝胶,被吉尼斯世界纪录评为“最密集的3D打印结构”。

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3D打印作为一种增材制造方法,石墨烯气凝胶的重量极轻,每立方厘米仅重0.5毫克,放在棉花或花瓣顶都可以,而且弹性很好,可导电,灵活性好,已经以多种方式来增强各种材料的应用潜力。

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美国的研发如此激进,国内的研发情况怎样呢?放心吧,咱们这里也挺激进。比如,清华大学石高全课题组成功制备出石墨烯气凝胶,已成功用于制备高强度石墨烯纤维及薄膜,开发出新方法使氧化石墨烯在低浓度下形成液晶来制备取向石墨烯气凝胶是问题的关键。

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只有清华这种顶级学府研发,显然是不够的,中国江苏苏州纳米所也在石墨烯气凝胶智能纤维领域取得进展,受到了中国科学院的关注。中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所气凝胶团队将石墨烯气凝胶纤维、相变材料及超疏水涂层巧妙复合,得到一种柔性、自清洁的石墨烯气凝胶智能相变纤维,实现了复合纤维的能源转换与存储、自清洁、智能调温、加热等多重刺激响应功能于一身。

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石墨烯气凝胶的工艺原理并不复杂,通过湿法纺丝工艺将氧化石墨烯液晶纺入特定凝固结构里进行化学还原,以超临界干燥等技术手段拉成石墨烯气凝胶纤维,然后通过浸渍填充,将聚乙二醇、高级脂肪酸等有机相变材料引入气凝胶纤维的多孔网络结构中,获得石墨烯气凝胶相变复合纤维,就能获得先进的柔性石墨烯气凝胶智能纤维。

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本文分析认为,在3D打印领域石墨烯气凝胶有望进入军事航空领域,比如,将石墨烯气凝胶深入冻结,用军用的3D打印喷墨机制造石墨烯气凝胶的3D部件,就能够在军用飞机维修上有所作为,比如飞机的轻型材质部件,进一步为飞机减重,以便的搭载更多的燃油和机载武器弹药,提升作战半径和打击威力,进一步搞好突防和兵力投送。方法也并不难,氧化石墨烯粉末与脱油水混合制备油墨,装入两个注射器筒中,一次喷射墨滴,油墨沉积时脱油水冻结,石墨烯固化成3D形状,打印后该结构进行两次冷冻处理以将颗粒粘结在一起。

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