项目第一完成单位:浙江大学 项目负责人:高 超
石墨烯是一种由单层碳原子构成的二维纳米材料,具有超越传统材料的一系列卓越性能,能用于制备高强、高导电、高导热等特种功能材料。同时,我国的石墨资源极为丰富,如果将过剩的石墨产能转化为高性能石墨烯宏观材料是科学研究及工业生产领域的一个重要课题,同时也是一个巨大的挑战。
浙江大学高分子系高超教授团队以天然石墨为原料通过化学氧化法制备了均匀分散的液化石墨烯,并且首次发现并确证了液化石墨烯丰富的液晶行为,包括向列相和具有更复杂结构的手性液晶相态。其中,石墨烯手性液晶相的发现填补了二维胶体手性液晶的空白,极大地丰富了胶体的液晶家族。从液化石墨烯液晶的有序结构出发,该课题组创造性地提出了“石墨烯液晶纺丝”这一制备高性能石墨烯纤维的新方法。通过工业湿法纺丝策略,首次获得了上百米连续纯石墨烯纤维,打通了直接利用石墨制备高性能纤维的通道。所制备的石墨烯纤维拥有强度高、韧性佳、导电性好等特性,作为高强特种纤维,在国防军工、航空航天等高科技领域有着广泛的应用前景。
相关研究结果从2011年12月起,以论文形式在《自然-通讯》、《科学报告》、《先进材料》、《ACS 纳米》等期刊发表。成果被《自然-新闻》、《科学美国人》、《自然-亚洲太平洋》、《科技日报》等国内外科技媒体广泛报道,被认为“实现了石墨烯在柔性器件应用的关键一步”,“打通了从石墨制取连续纤维的通道”,为“碳纤维的制备开辟了新途径”,“向太空电梯的梦想迈进了一步”,该纤维还将在“多功能织物、能源器件、轻质导线等方面获得广泛应用”。石墨烯纤维结入选《自然》2011年度图象,为2005年以来唯一入选的中国科技成果。
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