東華大學研發"最輕固體材料" 每立方釐米僅0.12毫克

2020-11-28 東方網

  東方網1月1日消息:昨日,東華大學宣布該校納米纖維研究團隊研發出了密度僅為0.12毫克每立方釐米的「纖維氣凝膠」,成功刷新了「世界最輕材料」的紀錄。相關論文發表在最新一期的《自然·通訊》雜誌上。

  這一納米超輕纖維材料的研究成果論文題為「超輕、超彈納米纖維氣凝膠材料的構建及其功能化應用」,由中國工程院院士俞建勇、丁彬研究員領銜的團隊利用普通的靜電紡納米纖維膜材料開發出了這種超輕、超彈的纖維氣凝膠。

  研發者介紹,氣凝膠是一種超輕質的固體材料,內部98%以上是空氣,又被稱為「凝固的煙」。1999年,美國航空航天局噴氣推進實驗室首次研製出超輕二氧化矽氣凝膠,其密度為3毫克每立方釐米,成為當時世界上最輕的固體材料。這種超輕材料隨後被「星塵」號彗星探測器攜帶進入太空,並成功用於彗星尾部塵埃微粒的捕捉。2012年,德國科學家製造了一種名為「石墨氣凝膠」的材料,其密度為0.18毫克每立方釐米,使氣凝膠材料的密度達到了一個新的極限。2013年,浙江大學製造的「全碳氣凝膠」超輕材料,其密度為0.16毫克每立方釐米,又創造了一個新的紀錄。而此次東華研發的0.12毫克每立方釐米「纖維氣凝膠」,再次成功刷新了「世界最輕材料」的紀錄。

  據悉,「纖維氣凝膠」不僅具有超輕特性,壓縮回彈性能也十分優異,經過上千次壓縮後,塑性形變僅為14.5%,相比於傳統的碳氣凝膠,其壓縮回彈性能提升了110%。除了超輕和超彈特性,纖維氣凝膠還展現了其它優異性能,如導熱係數接近於室溫條件下空氣的導熱係數;可以輕鬆實現高效吸音;超輕多孔的纖維氣凝膠還是一種高性能的吸附材料,可快速吸附自身重量200倍以上的液體汙染物,有望為近年來頻發的海上石油汙染災害提供新的解決途徑。

  目前,納米纖維研究團隊正致力於「纖維氣凝膠」原料種類的拓展及應用性能的研究,同時也在進一步開發大規模生產的製備工藝,使這一新成果早日走出實驗室,進入民用領域。

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