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石墨烯的世界也有“馬奔”“雁飛”

2017-03-14 18:21:34 作者：本網(wǎng)整理來源：石墨烯聯(lián)盟分享至：

    作為非金屬，石墨烯纖維表現(xiàn)出非常好的導電性，完全可與金屬媲美，還在輕量化、強韌性及導熱性上勝出。為了展示柔韌性，科研人員把石墨烯纖維打作一個結(jié)，拍成肉眼可視的圖片，入選了2011年國際權(quán)威學術(shù)刊物《自然》最佳科學圖片之一。

    “在動物的世界，我們會看到角馬成群奔跑，大雁結(jié)隊飛翔，那么石墨烯的世界里有沒有類似成群結(jié)隊的現(xiàn)象呢？于是，我想帶領(lǐng)課題組的研究生從生物集群效應(yīng)的角度來觀察石墨烯。”2月23日，浙江大學高分子系教授高超博士接受科技日報記者采訪時說。

    功夫不負有心人。高超講述道，“那天，我們在研究中忽然發(fā)現(xiàn)用燈光照射氧化石墨烯溶液會閃耀出多種色彩，覺得十分有趣。用偏光顯微鏡進一步探究，發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯的水分散液還有特殊紋理結(jié)構(gòu)，對光能夠異向反射和折射，這意味著形成了液晶，即眾多氧化石墨烯片可以自發(fā)沿著某個方向有序排列，如同動物世界的馬群雁隊。”

    這一發(fā)現(xiàn)猶如打開了新的研究視野，使研究人員不僅可以借助顯微鏡研究納米級的石墨烯單片，還能夠把石墨烯作為集群材料來研究。從而，有望把“新材料之王”在微觀尺度的性能轉(zhuǎn)化至宏觀尺度。

    既然高分子液晶可以紡絲，那么石墨烯液晶能否紡絲呢？高超告訴記者，當時他的大腦突然被這個想法“電”到。“一開始‘紡’石墨烯并不順利。精工細作也就做出幾厘米長的絲，像男士的短發(fā)，很不連續(xù)。”高超回憶道。但是，研究人員并沒有氣餒，更沒有放棄。高超指出：“既然可以實現(xiàn)石墨烯從納米級尺度到頭發(fā)絲大小，應(yīng)該有可能再長些。科研一旦認準了方向，就要不斷反復嘗試直至成功，這是一種信念！”

    在高超的指導下，他的博士生許震查閱了許多紡織專業(yè)書籍及資料，繼續(xù)潛心實驗，慢慢地又做出像女士頭發(fā)的長絲。經(jīng)過不懈努力，終于在2011年的一天，紡出了長達幾米的連續(xù)石墨烯纖維！有了這些工作積淀，現(xiàn)在采用傳統(tǒng)化纖紡絲設(shè)備，研究人員便可很容易地紡出石墨烯纖維，長達幾百米，解決了國際上“二維納米粒子如何組裝成連續(xù)宏觀材料”這個重要科學難題。

    作為非金屬，石墨烯纖維表現(xiàn)出非常好的導電性，完全可與金屬媲美，還在輕量化、強韌性及導熱性上勝出。未來或可應(yīng)用于衛(wèi)星、宇宙飛船和可穿戴器件的散熱、電熱及傳感材料等。

    為了展示柔韌性，科研人員把石墨烯纖維打作一個結(jié)，拍成肉眼可視的圖片，入選了2011年國際權(quán)威學術(shù)刊物《自然》最佳科學圖片之一。而這一“結(jié)”，讓高超課題組對石墨烯“一往情深”，迄今已專注研究了十年。