浙江大学研制世界最轻材料：仅空气密度1/6
http://tech.sina.com.cn/d/2013-03-21/08378168054.shtmlhttp://i0.sinaimg.cn/IT/2013/0321/U2727P2DT20130321083703.jpg
约8立方厘米的“碳海绵”立在桃花花蕊上。汪晓勇摄
浙江大学高分子系高超教授的课题组制备出了一种超轻气凝胶——它刷新了目前世界上最轻材料的纪录，弹性和吸油能力令人惊喜。这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度为每立方厘米0.16毫克，仅是空气密度的1/6。日前，这一进展被《自然》杂志在“研究要闻”栏目中重点配图评论。 据介绍，气凝胶是入选吉尼斯世界纪录的最轻的一类物质，因其内部有很多孔隙，充斥着空气，故而得名。1931年，美国科学家用二氧化硅制得了最早的气凝胶，外号 “凝固的烟”。2011年，美国HRL实验室、加州大学欧文分校和加州理工学院合作制备了一种镍构成的气凝胶，密度为0.9毫克/立方厘米，创下了当时最轻材料的纪录。把这种材料放在蒲公英花朵上，柔软的绒毛几乎没有变形——这张照片入选了《自然》杂志年度十大图片，也给高超留下了深刻印象：能不能制备出一种材料，挑战这个极限？ 我国的石墨储备非常丰富，占全世界的2/3。科学家一直在探索石墨高效利用的方法。“把石墨变成石墨烯(一种由碳原子构成的单层片状结构)，其价值可以上升数千倍。”高超的课题组经过五六年的探索，制备出了一维的石墨烯纤维和二维的石墨烯薄膜。这次，他们打算把石墨烯做成三维多孔材料来冲击这一纪录。 制作简便 形状、尺寸可任意调节，大规模制造成可能 在实验室，记者看到了一个个大小不等的“碳海绵”：它们大的如网球，小的如酒瓶塞。在电子显微镜下，碳纳米管和石墨烯共同支撑起无数个孔隙。 “就像体育场馆等大型空间结构，用钢筋做支架，用高强度的薄膜等做墙壁，材料整体既轻且强。”课题组博士生孙海燕说，“在这里，碳纳米管就是支架，石墨烯就是墙壁。” 在已报道的成果中，高超课题组制备的“碳海绵”仍是最轻纪录保持者——可达到0.16毫克/立方厘米，低于氦气的密度。相关论文2月18日在线发表在《先进材料》上。但课题组对申报吉尼斯世界纪录兴趣不大，“‘轻’并不是它最大的新意所在”。高超解释：它的价值在于其简便的制备方法，以及材料所展现出来的优越性能。 科学家介绍说，气凝胶的基本制备原理是除去凝胶中的溶剂，让其保留完整的骨架。在以往制备气凝胶的案例中，科学家主要采用溶胶—凝胶法和模板导向法。前者可以批量合成，但是可控性差；后者能产生有序的结构，但依赖于模板的精细结构和尺寸，难以大量制备。高超课题组另辟蹊径，探索出无模板冷冻干燥法：将溶解了石墨烯和碳纳米管的水溶液在低温下冻干，便获得了“碳海绵”，并且可以任意调节形状，令生产过程更加便捷，也使这种超轻材料的大规模制造和应用成为可能。 “不需要模板，只与容器有关。容器多大，就可以制备多大，可以做到上千立方厘米，甚至更大。”高超说。 性能优越 高弹性、强吸附，应用前景广阔 《自然》杂志点评的标题是：《固体碳：弹性而轻盈》，认为这一新生事物的性能令人惊喜。 据介绍，“碳海绵”具备高弹性，被压缩80%后仍可恢复原状。它对有机溶剂具有超快、超高的吸附力，是迄今已报道的吸油力最高的材料。现有的吸油产品一般只能吸自身质量10倍左右的液体，而“碳海绵”的吸收量是250倍左右，最高可达900倍，而且只吸油不吸水。“大胃王”吃有机物的速度极快：每克这样的“碳海绵”每秒可以吸收68.8克有机物。这让人想到用它来处理海上的漏油，“可以把它们撒在海面上，就能把漏油迅速地吸收进来，因为有弹性，吸的油能够被压出来回收利用，‘碳海绵’也可以重新使用。”科研人员表示。 目前，实验室正在对这一材料的吸附性能进行进一步的应用性研究。科研人员说，“碳海绵”还可能成为理想的相变储能保温材料、催化载体、吸音材料以及高效复合材料。不过，这一新生材料就如呱呱坠地的婴儿，科学家还很难准确预计其应用领域与前景，还得依靠社会以及产业界的想象力，让这个新材料走出实验室，实现应用价值。
貌似可以解决雾霾问题了。 保温材料！做衣服没重量了！ 本帖最后由 vwuvwu 于 2013-3-21 11:20 编辑
hhbb 发表于 2013-3-21 09:28 static/image/common/back.gif
貌似可以解决雾霾问题了。
是啊，前提是吸附PM2.5和吸油一样厉害的话，只要每家有排放的企业还有大量的使用燃料的交通工具都强制使用这东西过滤,空气肯定好{:soso_e116:}
比空气轻？那能不能做飞机呀？像气球一样的飞机？ 难以想象！固体怎么会比空气密度还低六倍？怎么计量出来的？ 很强大！！http://soso4.gtimg.cn/sosopic_f/0/13276402390505755601/100 密度为空气的1/6？？那岂不是要用绳拴着了，要不就不上天了？ 碳这种宇宙中丰度极高的元素，貌似我们对它的了解还太少…… 密度竟然低于He，这个真是不得了了。
这材料几乎完全由空腔组成。 人 就这样飘起来了 高端啊，不过做出来的东西总重应该还是比通体积的重吧 高端啊，不过做出来的东西总重应该还是比同体积的空气重吧 估计这种物质比表面积很大，对于油有很好的吸附作用，说明表面官能团有极强的非极性特点，如果要应用来处理大气污染，那么大气悬浮颗粒物里的极性和非极性颗粒比列还是比较重要的，比如SO2是极性分子，SO3是非极性分子。 当然吸附不仅仅是看比表面积和表面官能团，还要看比如表面电荷分布和变化等等~期待这种新材料的应用，也许也能应用在水处理方面。 厉害啊：这块东东是放在什么气体内的啊。密度只有空气的1/6，居然没飘起来，:o 前面纠结于密度比空气小为什么不飘起来的同学，大概是没弄明白这个密度是怎么算的
我猜这个密度是用质量除以包括大量空隙在内的体积得出来的；但如果排除这些空隙的体积，算出来的密度其实是比空气大的。所以，这块物质是漂浮不起来的 阿波罗神 发表于 2013-3-22 16:04 static/image/common/back.gif
前面纠结于密度比空气小为什么不飘起来的同学，大概是没弄明白这个密度是怎么算的
我猜这个密度是用质量除 ...
气球能飘起来是因为里面的氢气有大气压，气球内部气体处于封闭状态，
这个碳海绵不是封闭气体，是固体它上下左右的气压是相等的，即便它比空气轻也漂不起来，
用它盖楼，1000层没问题
页:
[1]