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00002版:【要闻】

涂一涂,它们都能“七十二变”

浙大教授降服材料界“孙悟空”

  本报讯 两个普通材料一旦融合就难以复原,即便分开也不再是原本的物体。然而,经过4年的研究,浙江大学高分子科学与工程学系教授高超课题组发现,氧化石墨烯具有适应性形变的能力。在宏观上,氧化石墨烯纤维能够在融合后实现精确可逆的分裂,好比自带了一个“返回键”。近日,这项成果被国际顶级期刊《科学》刊登。

  “所谓精确可逆,就是物体的数量、尺寸、组分、结构和性能等在一次融合-分裂循环之后可以恢复到原始状态。但之前的研究因为在材料界面发生了不可逆的物理或化学变化,所以还没有能够做到精确可逆。”高超说。

  现实生活中,每一样固体单元都有自己的特定形状和尺寸,多样固体单元融合在一起组装成一个整体不难,但是结合越紧密往往分离就越难。

  而高超课题组却发现,氧化石墨烯纤维能够在厘米级的宏观尺度下,变形组装并且解组装复原。他们将13500根氧化石墨烯纤维做成的一根刚性柱子,变成一张节点融合的柔性网,把实验过程颠倒过来后,网又重新变回了柱子。

  整个过程当中,组成柱子和网的氧化石墨烯纤维并没有发生变化。“通过特定的处理方式,氧化石墨烯纤维融合得到的固体材料可以像孙悟空那样,七十二变后再变回原本的样子。也就说,我们这项研究实现了氧化石墨烯宏观固体材料精确可逆的组装。”

  高超表示,相比于已有的研究,课题组此次完成的氧化石墨烯基纤维精确可逆的融合-分裂过程是可控的,而且材料尺寸大,对于固体在可逆组装过程中界面的独特现象、材料的有效回收和重复利用等方面具有启发意义。

  高超课题组一直致力于石墨烯宏观组装的研究。早在2016年,课题组就发现,二维的氧化石墨烯片具有适应性形变的特点,可以完成融合。

  此外,氧化石墨烯纤维的这种特殊属性还能应用到别的材料上。如果在尼龙、蚕丝、不锈钢丝、玻璃纤维等有机高分子、天然高分子、金属、无机非金属纤维的表面涂上一层氧化石墨烯,这些普通材料也能够具有“组装-精确还原”的功能。

  本报记者 林洁 通讯员 吴雅兰 柯溢能


科技金融时报 【要闻】 00002 涂一涂,它们都能“七十二变” 2021-05-14 2 2021年05月14日 星期五