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生物矿化合成可塑及可自愈的石墨烯复合材料

        石墨烯是一种2D碳材料,具有很好的机械、电学、热学以及电学性能。而氧化石墨烯(GO)作为石墨烯的前驱体具有丰富的表面活性基团有利于设计和制备理想的功能结构。传统的石墨烯材料制备方法有湿法纺丝、过滤以及水热合成,但是传统方法不仅耗时长,而且最终的产物形态固定不能重塑或者回收不利于石墨烯材料的大规模应用。
       清华大学的朱宏伟教授等人在《Advanced Function Materials》期刊上发表的一篇研究中,作者先向氧化石墨烯溶液中加入聚丙烯酸(PAA)和氯化钙(CaCl2),混合均匀后加入碳酸钠(Na2CO3),产生絮状物,100s后絮状物聚集,过滤后得到产物GO-PAA-ACC(无定形碳酸钙)复合材料。这种复合石墨烯材料可以通过控制含水量来调整机械性能,干燥时具有很高的硬度,而在潮湿条件下则可以重塑成想要的外形。作者认为这是由于干燥条件下,材料中的粘性纳米碳酸钙形成致密的结构,而潮湿时水进入交联网络结构导致溶胀因此具有良好的延展性。复合材料的粘度随剪切速率增加而显著下降,这是由于最初氧化石墨烯在材料中随机排列没有对齐初始粘度大,搅拌后氧化石墨烯向心方向排列粘度急剧减小。这种材料具有优秀的自愈功能,将断面接触后无需任何外力即可自动复原。接着作者对复合材料进行改性使其具有一定功能性:(1)经氢碘酸(HI)还原后复合材料具有良好的导电性能、(2)复合材料中混入四氧化三铁(Fe3O4)后材料具备磁性。
        作者认为这种可塑且能自愈的石墨烯复合材料可以宏观上进行组装,有利于大规模生产应用,并且该材料可以进一步编辑和功能化更加拓宽了其应用,如磁性功能执行器、导电组件和超级电容器。它为其它材料的宏观组装应用提供了有价值的参考。
                                                                                                                                                    (来源:QYIM & AMSC K FANG 编报)

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