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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(lái)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(dǎo)電性，完全可與金屬媲美，還在輕量化、強(qiáng)韌性及導(dǎo)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(gè)結(jié)，拍成肉眼可視的圖片，入選了2011年國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)刊物《自然》最佳科學(xué)圖片之一。

    “在動(dòng)物的世界，我們會(huì)看到角馬成群奔跑，大雁結(jié)隊(duì)飛翔，那么石墨烯的世界里有沒(méi)有類似成群結(jié)隊(duì)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(lái)觀察石墨烯。”2月23日，浙江大學(xué)高分子系教授高超博士接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)說(shuō)。

    功夫不負(fù)有心人。高超講述道，“那天，我們?cè)谘芯恐泻鋈话l(fā)現(xiàn)用燈光照射氧化石墨烯溶液會(huì)閃耀出多種色彩，覺(jué)得十分有趣。用偏光顯微鏡進(jìn)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(duì)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(gè)方向有序排列，如同動(dòng)物世界的馬群雁隊(duì)。”

    這一發(fā)現(xiàn)猶如打開(kāi)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(jí)的石墨烯單片，還能夠把石墨烯作為集群材料來(lái)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(dāng)時(shí)他的大腦突然被這個(gè)想法“電”到。“一開(kāi)始‘紡’石墨烯并不順利。精工細(xì)作也就做出幾厘米長(zhǎng)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(méi)有氣餒，更沒(méi)有放棄。高超指出：“既然可以實(shí)現(xiàn)石墨烯從納米級(jí)尺度到頭發(fā)絲大小，應(yīng)該有可能再長(zhǎng)些。科研一旦認(rèn)準(zhǔn)了方向，就要不斷反復(fù)嘗試直至成功，這是一種信念！”

    在高超的指導(dǎo)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(shí)驗(yàn)，慢慢地又做出像女士頭發(fā)的長(zhǎng)絲。經(jīng)過(guò)不懈努力，終于在2011年的一天，紡出了長(zhǎng)達(dá)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(zhǎng)達(dá)幾百米，解決了國(guó)際上“二維納米粒子如何組裝成連續(xù)宏觀材料”這個(gè)重要科學(xué)難題。

    作為非金屬，石墨烯纖維表現(xiàn)出非常好的導(dǎo)電性，完全可與金屬媲美，還在輕量化、強(qiáng)韌性及導(dǎo)熱性上勝出。未來(lái)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(gè)結(jié)，拍成肉眼可視的圖片，入選了2011年國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)刊物《自然》最佳科學(xué)圖片之一。而這一“結(jié)”，讓高超課題組對(duì)石墨烯“一往情深”，迄今已專注研究了十年。