众所周知,将砖块垒砌可以成墙,进而建造成各式各样的建筑。如今,石墨烯气凝胶也可以像“砌墙”一样进行宏观组装了。石墨烯气凝胶是由二维石墨烯构成的一种超轻泡沫材料,具有超高的孔隙率和优异的压缩回弹性,可导电、吸音、耐高低温、阻燃隔热,在能源、环境、催化、传感等领域具有巨大的应用前景。
最近,曲良体课题组发明了一种气泡-冰晶双模板辅助溶胶-凝胶法,成功制备了一种具有优异塑性变形能力的石墨烯水凝胶,并且该水凝胶可以常压干燥得到气凝胶。研究者发现,将多个这种水凝胶“砖”在湿态下压缩组装,彼此间紧密排列,自然晾干后即可得到一体化的石墨烯气凝胶“墙”甚至“房子”,不会变形收缩。并且,通过增大压缩程度,可以显著提高该材料的极限压缩强度,最高可达47Mpa,而压缩回弹性几乎不会损失,可恢复应变高达97%,解决了高强度和超弹性不能兼备的问题。该方法具有很高的灵活性,通过控制压缩程度即可调控气凝胶材料的多种性质,解决了该材料难以大面积制备的关键问题,有望实现石墨烯气凝胶在建筑、交通工具、航空航天等领域的广泛应用。该工作以题为“Superplastic Air-Dryable Graphene Hydrogels for Wet-Press Assembly of Ultrastrong Superelastic Aerogels with Infnite Macroscale”发表在国际重要期刊《Advanced Functional Materials》上,第一作者为北京理工大学博士研究生杨洪生。
该组装气凝胶具有突出的阻燃隔热能力,优异的压缩回弹性,可控的压缩强度、密度、导电性。该工作最大的意义是,使多功能的石墨烯气凝胶具有了不限的宏观尺寸、多样的宏观结构、丰富的性能选择,并且方法简单、高效,有望实现石墨烯气凝胶材料的大规模应用。