这种超级材料是防火的,可以吸收破纪录的600倍于自身重量的石油

Wiley-VCH

石墨烯框架不仅很轻,而且阻燃,还能擦油

中国的化学家声称有创造了迄今为止最轻的石墨烯框架.这种材料很轻,可以放在蒲公英的种子头上,还防火,具有破纪录的吸附和电容。

超轻材料的发展近年来呈爆炸式增长。去年,美国的工程师介绍了一种空心金属管材料在微晶格中。密度为0.9mg/cm3.在美国,这种材料比聚苯乙烯泡沫塑料轻100倍。然而,这一记录在7月份被打破了,当时德国的材料科学家产生了他们所谓的aerographite:密度仅为0.2毫克/厘米的碳微管网络3.

虽然最新的材料,其中有2.1毫克/厘米的密度3.没有接近这些记录,它是迄今为止最轻的石墨烯框架。石墨烯2010年诺贝尔物理学奖它是一个二维石墨层,只有一个原子厚,呈鸡丝状排列。重要的是,石墨烯具有最高的电学和机械性能,这是科学家们渴望利用的。

良体曲在北京理工大学他和来自美国和美国的同事一起清华大学他们利用氮作为掺杂剂,通过调节石墨烯的碳-碳键,开发出了石墨烯框架。为了制造他们的材料,他们将氧化石墨烯的水悬浮液与吡咯(一种芳香的含氮化合物)放在蒸汽炉中进行处理。吡咯作为一种“膨胀剂”,防止氧化石墨烯自堆积,从而形成一个大的框架。这一过程会留下一种凝胶,研究人员将其冷冻干燥,然后在高温下退火。

轻如羽毛

这种合成材料具有石墨的深色外观,但与去年公布的其他超轻材料一样,它的重量足以放在蒲公英种子上。扫描电子显微镜图像显示,这种轻度来自于石墨烯骨架刚性形成的大量孔隙。

然而,从应用的角度来看,轻巧并不是最重要的特性。这种材料是防火的,能够承受反复燃烧而不遭受任何结构损坏。它可以吸附200到600倍于自身重量的石油或其他非极性液体,这是碳基材料的记录。最后,该材料可以产生超过480F/g的电容,接近纯石墨烯的理论极限。

Qu说:“我们认为这种新材料代表着一个令人兴奋的进步,因为它在几个领域表现出优于许多其他碳材料的高性能,尽管密度可能不是它们中最低的。”

材料科学家Rainer Adelung德国基尔大学的研究人员认为,这种材料可以用作超级电容器,或者用来清除泄漏的石油。他说,它的潜力取决于它的制造量;目前,它的体积很小,但制造过程“非常简单”。他补充说,原则上它是可扩展的。

但是,尽管这种材料的重量对于某些应用来说可能已经足够了,但对于其他应用来说,它可能意味着较差的结构稳定性和机械性能Hui-Ming程中国沈阳材料科学国家实验室。他说:“这似乎是一种非常好的材料,如果它具有良好的结构稳定性,可能会有很好的应用前景。”