哈爾濱工業大學在石墨烯氣凝膠超材料研究方面取得突破

日前,土木工程學院李惠教授課題組年輕教師徐翔、博士張強強、本科生俞禕康以第一作者身份在國際著名期刊《先進材料》(Advanced Materials)(2015年影響因子為18.96)發表瞭題為《自然幹燥方法制備具有超彈性和可調節泊松比特性的石墨烯氣凝膠》的科研論文,徐翔和李惠教授為共同通訊作者,該校為第一作者和通訊作者唯一單位。

為瞭在宏觀尺度上利用石墨烯的優異特性,構築石墨烯的宏觀體結構成為目前材料領域的研究熱點。在眾多石墨烯組裝體結構中,石墨烯氣凝膠(GrapheneAerogel)是最引人註目的結構之一。目前,三維石墨烯氣凝膠宏觀體的制備過程需要采用高成本、低產出、難操作的冷凍幹燥技術或超臨界幹燥技術,去除石墨烯水凝膠中的溶劑,從而得到最終的氣凝膠結構。李惠教授課題組通過調節石墨烯氣凝膠結構的初始剛度和溶劑蒸發的毛細應力,成功實現瞭該材料的自然幹燥制備,實現瞭常溫常壓下蒸發樣品所含溶劑並保持其體積不收縮、結構不坍塌。通過該技術所得到的氣凝膠具有比傳統冷凍幹燥或者超臨界幹燥技術所得材料更為優良的性能,例如高達99%的可恢復壓縮超彈性、大范圍可調節泊松比特性、高電導率、穩定壓阻效應以及超低導熱系數等。這種低成本、高產出和易操作的自然幹燥技術不但可以極大程度推動石墨烯氣凝膠超材料的大規模和大尺度商業生產,而且提供瞭一種基於泊松比特性設計的石墨烯超材料研究方法,使其可廣泛應用於柔性驅動器、柔性機器人、傳感器、可變形電極材料、藥物傳輸和投放、超輕隔熱保溫及防護材料等。

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