涂上氧化石墨烯 普通纤维也能自带“返回键”

2021年05月12日 09:55 次阅读 稿源:科技日报 条评论

近日,浙江大学高分子科学与工程学系高超教授课题组首次发现,湿法纺丝制备的氧化石墨烯纤维在溶剂触发下,能实现精确可逆的融合与分裂。尼龙、蚕丝、不锈钢丝、玻璃纤维等传统高分子、金属和陶瓷纤维表面涂上一层氧化石墨烯后,也能够具有“组装—精确还原”的功能。这项成果5月7日刊登于《科学》杂志。

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融合柱与节点融合网之间可逆转变的宏观照片 受访者供图

高超说:“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。普通材料制品一旦融合便难再复原。”课题组研究发现,氧化石墨烯自身带有特殊的性质,包括丰富的含氧官能团、超柔性、自黏接等特性。多根氧化石墨烯纤维融合后的粗纤维密度大、孔隙率少,这就使得材料的亲和力刚刚好,彼此能够融合,也能分得开。

记者看到,课题组将13500根氧化石墨烯纤维“融合”成了一根黑柱子,使其能承受680倍的自身重量。黑柱子浸入水溶剂后,如一缕头发般散开,分离成13500条纤维。这一过程中,单个氧化石墨烯纤维的体积膨胀率达到近40倍,提供了充分的表面形变空间。

“在溶剂中纤维变软了,就可以拿出来编织成节点融合的网。这张网保持了一定的强度,可支撑一辆玩具车。也就是说,这些纤维再融合之后依然能作为功能材料来使用。”高超说,神奇之处在于,氧化石墨烯纤维的这种特殊属性还能应用到别的材料上。

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,对于在可逆组装过程中固体界面的独特现象、材料的有效回收和重复利用等方面具有启发意义。

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