超彈性抗疲勞碳納米纖維氣凝膠研制成功
2019-12-24 09:50:16      來源:科技日報

記者從中國科學技術大學獲悉,該校俞書宏院士研究團隊與梁海偉教授課題組合作,通過熱解化學控制,將結構生物材料熱轉化爲石墨碳納米纖維氣凝膠,其完美地繼承了細菌纖維素從宏觀到微觀的層次結構,具有顯著的熱機械性能,並實現了大規模合成。相關成果日前發表于《先進材料》上。

具有超彈性和抗疲勞性的輕質可壓縮材料,是航空航天、機械緩沖、能量阻尼和軟機器人等領域的理想材料。許多低密度的聚合物泡沫是高度可壓縮的,在重複使用時往往易疲勞,並在聚合物玻璃化轉變和熔融溫度附近發生超彈性退化。碳納米管和石墨烯雖具有固有的超彈性和熱機械穩定性,但涉及的複雜設備和制備過程使其只能制備毫米級尺寸的材料。另一方面,大自然中從幾億年進化而來的複雜層次結構生物材料,因其優異的力學性能而備受關注,然而由于它們是純有機或有機/無機複合結構,通常只適合在很窄的溫度範圍內工作。因此,將這些非熱穩定的結構生物材料轉化爲具有固有層次結構的熱穩定石墨材料,有望創造出熱力學穩定的材料。

该团队发展了一种利用无机盐对细菌纤维素进行热解化学调控方法,实现了大规模合成、形态保留的碳化新工艺,研制的碳纳米纤维气凝胶较好地继承了细菌纤维素从宏观到微观的层次结构,在较宽的温度范围内表现出明显的不随温度改变的超弹性和抗疲劳性能。由于碳纳米纤维气凝胶具有优异的热稳定机械性能并可实现宏量制备,在诸多领域将具有重要的应用前景,特别是适合极端条件下的机械缓冲、压力传感、能量阻尼及航天太阳能电池等。(科技日報)

編輯:李麗朱 責任編輯:錢嘉榀

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