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技術丨石墨烯——開辟材料科學折疊的整個世界(動圖)
更新時間:2015-12-28 瀏覽數:
就像一個機器蚯蚓一樣,這種材料可以自動折疊,并在實驗室的平臺上自由蠕動,甚至可以在必要的時候轉向。通過折疊的方式,它甚至可以強有力的抓住其他物體。沒錯,這就是多功能的“石墨烯”!
上海東 華大學的材料學家和工程師們剛剛設計出一種非常吸睛的新方法來改造難以置信的強大的石墨烯。使這種被譽為超級材料的原子薄層碳結構,變為折疊材料,并且極 具前景。據團隊的研究人員Hongzhi Wang介紹,石墨烯材料重量輕,價格低廉,制造過程非常簡單,基本上任何現有的化學實驗室都能做出來。這項研究剛剛發表在《Science Advance》雜志上。

研究材料折疊領域的哈佛大學物理學家杰西·西爾弗伯格評價說:“這項研究有兩個方面特別吸引我的注意:首先,對于大多數自折疊的材料,通常經常需要幾分鐘到幾小時的時間來實現折疊。在這里,一切都發生在短短的幾秒鐘。其次,除了極少數例外,大部分這類材料必須自動在同一步實現折疊,但東華大學的學者能夠選擇性地折疊和展開石墨烯。”這種能力開辟了材料科學折疊的整個世界——從彈簧到撲機,再到石墨烯。

自 我折疊的石墨烯實際由吸入和呼出的微量水來進行工作,這由兩種結構實現:第一種是氧化石墨烯。第二鐘是氧化石墨烯并覆蓋海綿狀涂層稱為聚多巴胺 (PDA)。 這個PDA的涂層使得石墨烯因為吸收空氣中的微量水分而擴大,失去水時則收緊。就像濕紙干燥之后就會起皺一樣的原理。

通 過結合兩種材料,設計折紙風格的機器就變得很簡單。Wang僅需要仔細的涂抹PDA涂層。之后,吸收水的石墨烯在失去水后的折頁動作是簡單的。利用熱能可 以做到這一點,而通過引導光線的精確脈沖,Wang可挑選其中石墨烯機器的組成部分進行折疊。這為構建微型機器人以及精確動作提供了很好的基礎,而石墨烯 的良好的力學和穩定性能為之提供了保證。

Wang認為,在不久的將來輕質材料會有更讓人著迷的機會。比如將石墨烯送到太空空間上,可利用自然光源展開,并采集能量。

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