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浙大研究人员制备出可伸缩的“橡皮筋”气凝胶
2018月03月22日 发布 分类:技术前沿 点击量:202
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浙大研究人员利用石墨烯和碳纳米管设计出了一种可拉伸至原始长度3倍以上的,类似橡皮筋的新型气凝胶。除了优异的伸缩性,这种新材料还具备重量轻、密度低、孔隙率高、导电率高的性能,诸多应用可能带来了极大兴奋。

 

协同设计与分层体系结构建模

 

据悉,这种由石墨烯和多壁碳纳米管组成的碳气凝胶由纳米级到厘米级组成了四级结构。研究人员将氧化石墨烯和纳米管制成油墨,然后通过喷墨打印的方式制备它。通过试验表明,这种新型气凝胶的拉伸强度比以往高5倍。这是由于石墨烯与碳纳米管之间的强原子结合产生协同效应,从而导致拉伸弹性和拉伸稳定性更大。并且,新型气凝胶还可以承受极端温度,不同以往的是,遇热不会变得粘稠,遇冷也不会变得易碎。

 

研究人员把三个新型气凝胶装到了蛇形机器人的关节处,展示了将其作为传感器来监测机器人的结构和运动的应用。与传统传感器只能检测某个方向的变形不同,弹性赋予了它区分复杂形变的识别能力。配合其具备极端温度下仍可保持稳定的特性,可拉伸气凝胶的潜在应用领域有太多可能。

 

研究团队也指出它的不足和改进方向。首先,它的强度和拉伸弹性低于聚合物弹性体,一般来说聚合物要高出1-2个数量级;其次,团队正在努力提高它的机械性能,以承受更极端和复杂的形变,也就是更长的拉伸和更大幅度的扭转。同时,研究团队认为通过类似的协同设计与分层体系结构建模,可以制备出其他多种类型的气凝胶。

 

粉体圈 YUXI

原文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-018-03268-y


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