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            超彈性硬碳氣凝膠兼具高強度和高彈性

            2019-05-21 10:03:25 來源: 科技日報 作者: 吳長鋒
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            科技日報合肥5月21日電(記者 吳長鋒)記者從中國科學技術大學獲悉,該校俞書宏教授領導的課題組,受自然界蜘蛛網同時具有高強度和彈性的啟發,巧妙通過模板法構筑納米纖維網絡結構,制備了一系列具有納米纖維網絡結構的硬碳氣凝膠。該系列氣凝膠具有超彈性、抗疲勞以及穩定性好等優點。研究成果日前發表在《先進材料》上,并被選為被封底論文。

            碳材料可按碳原子雜化軌道的不同大致可分為石墨碳、軟碳和硬碳。通常來說,石墨碳和軟碳具有高彈性,容易變形,但是強度較低;硬碳材料在機械強度和結構穩定性方面展現出極大的優勢,但是本征性質較脆且易碎。如何將硬碳材料制備成超彈性塊材是目前面臨的一個挑戰。 研究人員通過使用間苯二酚-甲醛(RF)樹脂作為硬碳源,以多種一維納米纖維作為結構模板制備RF的納米纖維氣凝膠,通過高溫碳化即可得到超彈性硬碳氣凝膠。這種硬碳氣凝膠微觀結構精細,由大量的納米纖維和納米纖維之間的焊接點構成。這種方法簡單高效,容易放大生產,通過調節模板與樹脂單體的添加量,可簡便地調控納米纖維的直徑、氣凝膠的密度、機械性能等。

            這種硬碳氣凝膠表現出優異的機械性能,有望在應用于具有高穩定性、大量程(50 KPa)、可拉伸或可彎曲的應力傳感器。此外,這種方法可擴展到制備其他非碳基復合納米纖維氣凝膠,為今后提供了一種通過設計納米纖維的微觀結構將剛性材料轉變成彈性或柔性材料的新途徑。

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            責任編輯:俞慧友
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