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登上Science!浙大团队发现氧化石墨烯纤维可逆融合和分裂“超能力”

2021-05-09 18:18 前瞻网   

来自浙江大学、西安交通大学和莫纳什大学的一个研究小组,开发了一种将多股氧化石墨烯“捆绑”成单一的更强的纤维的方法。

就在昨日,浙大高超教授团队展示了再次在氧化石墨烯纤维领域取得的重大突破,团队首次发现:湿法纺丝制备的氧化石墨烯(GO)纤维在溶剂的触发下会发生动态可逆的融合和裂变行为。

登上Science!浙大团队发现氧化石墨烯纤维可逆融合和分裂“超能力”

他们的这一研究成果发表在《科学》杂志上,题为《氧化石墨烯基纤维的可逆熔合和裂变》(Reversible fusion and fission of graphene oxide–based fibers)。论文中描述了相应过程和可能的用途。

近年来,材料科学家一直在探索利用整体或部分自组装制造产品的可能性,以更快或更低的成本生产它们。在生物系统中,两种材料自组装成第三种材料,科学家借用物理学术语,将其称为融合过程。而当一种物质自发地分裂成两种或更多的其他物质时,他们称之为裂变过程。

在这项新研究中,研究人员开发了一种利用这两种工艺制造石墨烯-氧化基纱线的技术。

团队的工作是非常基础的。他们制作了多股氧化石墨烯,然后将其浸入溶剂溶液中10分钟。当这些股从溶液中被拉出来时,它们会捆绑在一起形成一根线,或者是一股纱线。他们还开发了一种逆转过程的方法——将纱线浸泡在不同的溶剂溶液中。

他们研究了湿纺氧化石墨烯(GO)纤维的可逆熔合和裂变,在溶剂的刺激下,许多宏观纤维可以熔合成较厚的纤维,也可以分离成原始的单个纤维。氧化石墨烯纤维壳层由溶剂蒸发和渗透引起的动态几何变形,是实现可逆聚变-裂变循环的关键。

这种技术之所以有效,就是因为氧化石墨烯在溶液中会膨胀。这就迫使构成纤维外层的薄片更紧密地聚集在一起,从而形成了一种皮肤。

当束丝从溶液中移除时,表面张力将束丝拉到一起,形成圆柱形。新制作的纤维会变干,让纤维粘在一起。然后,把绳子放进第二种溶液中,放松这些线,释放它们回到原来的形态。该过程可能被证明在制造复杂的架构中是有用的。

译/前瞻经济学人APP资讯组

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责任编辑: 3976DBC

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