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探访石墨烯应用 可用于军工环保等领域

A-A+2014年2月20日10:12新华网评论

  任何与石墨烯有关的消息,都牵动着资本市场无数的目光。

  日前,浙江大学高分子科学与工程学系教授高超的课题组,制造出史上最轻固体物质“碳海绵”,便是石墨烯的应用之一。“也许到了年底,一切进展顺利,我们就能看到(工业化的)产品。”高超憧憬。

  最轻固体材料

  近日,在浙江大学高分子楼的实验室,证券时报记者见到了略显疲倦的高超。面对络绎不绝地前来参观采访、洽谈合作的人群,他告诉记者,目前,碳海绵还是个新生事物,它的很多特性还只是在实验室中的数据,是否能产业化很难准确估计。

  大的像网球,小的像酒瓶塞,灰黑的颜色,摸上去却很有弹性……一块如瓶塞大小的碳海绵放到花瓣上,花瓣竟然毫无变化……在高超课题组的实验室中,记者见到了这项被称为目前世界上已知的最轻固体新材料。

  据高超向证券时报记者介绍,碳海绵是一种气凝胶,是以石墨烯为墙壁,碳纳米管为支架,两种材料的水溶液在低温环境下冻干,去除水分、保留骨架,最后形成的一种超轻材料。

  这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料,在真空中的密度仅每立方厘米0.16毫克,是普通空气密度的1/6,也是迄今为止世界上最轻的材料。

  根据实验结果,碳海绵的弹性和吸油能力令人惊喜,并且还可以任意调节形状,被压缩80%后仍可恢复原状。另外,碳海绵还对有机溶剂有超快、超高的吸附力,是已知的吸油力最强的材料。 

  高超课题组的研究生孙海燕告诉记者,碳海绵的生产采用无模板冷冻干燥法,可以任意调节形状。碳海绵的大小只和容器有关,容器多大,就可制备多大。

  孙海燕介绍,目前碳海绵的生产还处于最开始阶段,由于配方以及制作工艺的熟练程度等原因,碳海绵的成功率不高。不过,“一旦熟练掌握了制作工艺,碳海绵制作的成功率将很高,并且生产一小块碳海绵的成本非常低,几乎可以忽略不计。”孙海燕说。

  正是由于碳海绵生产过程非常便捷,使这种超轻材料的大规模制造和应用成为可能。“目前实验室成功研制的最大碳海绵体积最大为1升,更大体积的碳海绵如果需要,也可以制造。”高超说。

  用于军工环保等领域

  无疑,一种新材料的诞生,往往能够带动一个产业的发展。随着碳海绵这一新生事物的面世,市场已经在热炒其将来在吸油、环保、航天、军工等方面的应用。

  事实上,高超对于市场连番的炒作已经略带疲倦。他告诉记者,目前,碳海绵还只是一个新生事物,他的很多特性还只是在实验室中的数据,是否能产业化很难准确估计。但高超又对其产业化前景看好,“也许到了年底,一切进展顺利,我们就能看到产品了。”他说。

  说起碳海绵在吸油、环保等领域的应用,这主要得益于其强大的吸附能力以及抗压缩能力。

  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、超高吸附力,是迄今已知的吸油力最高的材料。

  高超告诉记者,现有的吸油产品,一般只能吸自身质量10倍左右的液体。目前碳海绵吸油能力实际测量值在400~500倍,是目前已知的吸油性能最好产品的2~4倍,而且理论值可达到900倍,且只吸油不吸水。另外,碳海绵的弹性不受温度影响,没有温度依赖性,甚至可以在极寒或者极热的地区工作。

  除了强大的吸附力,碳海绵还有吸收有机物速度极快的特点。高超称,每克碳海绵,每秒可以吸收68.8克有机物,这也让它成为处理海上漏油的不二选择。高超表示,因为有弹性,吸收的油能够被压出来回收利用,碳海绵也可以重新使用。

  此外,碳海绵的超轻特性也吸引了军工领域的注意。据记者了解,如果能够形成复合材料,其抗酸抗碱抗盐良好,又够轻,有望应用在飞机的外涂层。

  高超称,目前,实验室也在对碳海绵的吸附性进行进一步的应用性研究。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。(记者 李欣)

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