5月28日,國(guó)際著名期刊《先進(jìn)材料》(Advanced Materials,2013年影響因子14.829)刊登了航天學(xué)院復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究所赫曉東教授團(tuán)隊(duì)在多功能多尺度復(fù)合材料研究方面取得的重要成果。研究成果《碳納米管海綿原位化學(xué)切割制備石墨烯納米帶氣凝膠》由博士生彭慶宇在赫曉東教授和李宜彬教授共同指導(dǎo)下完成。這一工作得到國(guó)家自然基金委面上項(xiàng)目的支持。
據(jù)彭慶宇介紹,石墨烯(Graphene)是一種由碳原子構(gòu)成的單原子層厚度的二維材料。英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫共同發(fā)現(xiàn)了這種材料,并因此共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。石墨烯納米帶跟石墨烯的結(jié)構(gòu)相似,形狀呈帶狀,具有極其優(yōu)異的力學(xué)與電學(xué)性能,是復(fù)合材料理想的增強(qiáng)體。但石墨烯納米帶由于尺寸效應(yīng)容易在復(fù)合材料基體中團(tuán)聚,因此不能有效發(fā)揮石墨烯納米帶的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
李宜彬告訴記者,針對(duì)上述問題,研究團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑,首先將石墨烯納米帶制備成三維多孔骨架結(jié)構(gòu),然后將樹脂基體直接注入到多孔骨架結(jié)構(gòu)中得到復(fù)合材料,從而有效地解決了石墨烯納米帶在聚合物基體當(dāng)中的分散難題。該復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能,拉伸強(qiáng)度、模量與斷裂韌性跟基體相比分別提高2.5倍、5.4倍和10倍之多。同時(shí)這種骨架結(jié)構(gòu)還具有獨(dú)特的力學(xué)性能、電學(xué)性能和吸附性能。據(jù)悉,這種新型多孔骨架結(jié)構(gòu)不但可以作為多功能一體化復(fù)合材料的增強(qiáng)體,還可以用來制作超級(jí)電容器電極等,在多個(gè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
在科研工作中,赫曉東教授團(tuán)隊(duì)注重從工程項(xiàng)目中提煉科學(xué)問題,近年來在多功能多尺度復(fù)合材料方面取得了一系列重要成果,在《先進(jìn)材料》、《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)·納米》、《納米尺度》、《碳》、《材料化學(xué)雜志》、《復(fù)合材料科學(xué)與技術(shù)》等雜志上發(fā)表SCI檢索論文15篇,累計(jì)影響因子106.42,單篇平均影響因子7.09。
石墨烯納米帶多孔骨架
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