三維石墨烯超材料研究方面取得重要進(jìn)展

  近日，蘭州大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院在三維石墨烯超材料研究方面取得重要進(jìn)展，先后在國際材料工程領(lǐng)域頂級(jí)刊物Advanced Materials 發(fā)表論文2篇，在美國化學(xué)學(xué)會(huì)旗下材料科學(xué)Top期刊ACS Applied Materials & Interfaces 發(fā)表論文一篇。

  三篇文論題目分別為：“Flyweight， Superelastic， Electrically Conductive and Flaming Retardant 3D Multi-NanolayerGraphene/Ceramic Metamaterial”、“Naturally Dried Graphene Aerogels with Superelasticity and Tunable Poisson's Ratio”和“Flyweight 3D graphene scaffolds with micro-interface barrier derived tunable thermal insulation and flame retardancy”。該校張強(qiáng)強(qiáng)副教授為論文第一作者(其中一篇為共同一作)，蘭州大學(xué)作為其中兩篇通訊單位。

  石墨烯(Graphene)獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)賦予了其優(yōu)異的力、電、光、熱等性能，吸引全球科學(xué)家的研究興趣。“如何在大尺度制備石墨烯的宏觀構(gòu)筑體”是目前材料、物理、力學(xué)等學(xué)科重要的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一，對(duì)于推動(dòng)石墨烯微納尺度優(yōu)異特性在宏觀大尺度利用和多功能化發(fā)展具有重要的意義。

  蘭州大學(xué)青年教師張強(qiáng)強(qiáng)副教授與哈爾濱工業(yè)大學(xué)李惠教授、普渡大學(xué)Tim Fisher 和Gary Cheng教授等人開展合作，并依托西部災(zāi)害與環(huán)境力學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在功能材料方向的研究平臺(tái)，開展了基于仿生機(jī)制三維石墨烯超材料自然干燥可控制備、可調(diào)控泊松比效應(yīng)探索、微界面調(diào)變超絕熱特性，以及超彈性和力學(xué)增韌強(qiáng)化的納米陶瓷/石墨烯復(fù)合材料等方面的研究，取得了系列重要研究進(jìn)展。

  仿生啟發(fā)自然干燥制備技術(shù)和可調(diào)變泊松比效應(yīng)?；谏锢w維束微觀交聯(lián)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)強(qiáng)化的仿生思想，采用Na2B4O7強(qiáng)化微觀骨架初始剛度，C2H8N2調(diào)控石墨烯片還原程度優(yōu)化微觀孔隙表面張力，調(diào)控石墨烯凝膠骨架初始剛度和溶劑蒸發(fā)的毛細(xì)應(yīng)力平衡，實(shí)現(xiàn)在常溫常壓下蒸發(fā)樣品所含溶劑并保持其體積不收縮、結(jié)構(gòu)不坍塌。   首次實(shí)現(xiàn)了常溫常壓條件大尺度制備三維石墨烯材料的自然干燥技術(shù)，對(duì)于石墨烯材料的低成本、大尺度、大規(guī)?；a(chǎn)應(yīng)用具有重要意義。該方法制備得到的氣凝膠具有比傳統(tǒng)冷凍干燥或者超臨界干燥技術(shù)所得材料更為優(yōu)良的性能，如高達(dá)99%的可恢復(fù)壓縮超彈性、可調(diào)節(jié)泊松比特性、高電導(dǎo)率、穩(wěn)定壓阻效應(yīng)等。