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石墨烯纺丝纤维产业化快人一步

发布时间:2019-10-12 18:10:12 编辑:笔名

碳海绵的研发成功,让那些“石墨烯粉”们冲动不已。不过,记者采访中了解到,浙江大学高分子科学与工程学系教授高超的课题组对石墨烯应用的研发不止于此。

2011年,高超课题组已经尝试将纳米级的氧化石墨烯片纺制成长达数米的宏观石墨烯纤维。这种制成石墨烯纤维不但强度高,而且韧性好,可能是实现石墨烯在现实器件(例如柔性电池和太阳能电池)应用的关键材料。

2012年,高超课题组在原来一维纤维的基础上研究石墨烯组成的仿贝壳的二维复合材料,具有超强的力学性质和良好的导电、导热特性。而碳海绵,则是高超将石墨烯制成的三维产品。

针对目前市场对碳海绵的热炒,高超认为,目前最易实现产业化的是复合材料——增强尼龙。这里的复合材料是石墨烯纺丝纤维的一项应用。

实验数据表明,采用此复合材料,尼龙的重量只增加1‰,强度有望增加1倍。这意味着,如若能够实现复合材料产业化,尼龙的年资源消耗量将降低1/2。此外,与碳纤维相比,石墨烯纺丝纤维制造过程中污染较少,而碳纤维一般采取湿纺,过程腐蚀性非常强,污染严重。

高超介绍说,科研人员同时还在尝试提高纺丝纤维的强度。目前,石墨烯纺丝纤维的强度离碳纤维强度还有很大差距,约为0.5gpa,一旦能够达到1gpa,即可实现产业化。据乐观估计,一旦纺丝纤维强度达到10gpa,就意味着太空电梯的梦想更进一步。

另外,高超告诉记者,由于石墨烯的导电特性,石墨烯纺丝纤维的另一个可能运用领域为超轻导线。上述超轻导线重量大大轻于金属导线。不过,他告诉记者,虽然理论证实石墨烯在室温下传递电子的速度比已知所有的导体和半导体都快,但目前其导电性并比不上金属,还有待改进。

“超薄纳米过滤膜就是化学氧化石墨烯另一个运用领域。”高超介绍说,氧化石墨烯既可以制成宏观石墨烯纤维,还可以制成超薄纳米过滤膜。据介绍,通过化学氧化还原法,石墨烯会形成天然孔洞,孔洞直径约1~2纳米,有望用于环保过滤和海水淡化。

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