新型石墨烯材料有望替代碳纖維！

       新華社華盛頓５月９日電（記者周舟）中美科學(xué)家組成(chéng)的國(guó)際團隊開(kāi)發(fā)出一種(zhǒng)超強韌、高導電的石墨烯複合薄膜，可在室溫條件下以較低成(chéng)本制備，有望替代目前廣泛使用的碳纖維材料。

　　發(fā)表在最新一期美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院學(xué)報》上的研究顯示，北京航空航天大學(xué)程群峰教授課題組和美國(guó)得克薩斯大學(xué)達拉斯分校雷·鮑曼團隊受到(dào)天然珍珠母力學(xué)結構的啟發(fā)，制備出微觀結構類似于珍珠母的有序層狀石墨烯結構。

　　程群峰對(duì)新華社記者說(shuō)，此前將(jiāng)石墨烯單片機械堆疊成(chéng)較厚的宏觀材料耗時(shí)費力。例如制備人頭發(fā)厚度的石墨烯薄膜，需要堆疊１５萬層單片石墨烯，且片層間界面(miàn)作用較弱，力學(xué)性能(néng)較差。

　　珍珠母具有高強度、高韌性的力學(xué)性能(néng)，主要得益于内部規整的層狀結構和離子鍵、共價鍵、氫鍵等豐富的界面(miàn)作用。研究人員采用化學(xué)制備法而非機械堆疊制備出這(zhè)種(zhǒng)材料。他們借鑒了珍珠母的層狀連接方式，通過(guò)在氧化石墨烯層間引入共價鍵、共轭鍵等不同鍵連的交聯分子，將(jiāng)石墨烯納米片牢固地“縫合”在一起(qǐ)，制造出強韌一體化的高導電石墨烯薄膜。

　　程群峰說(shuō)，這(zhè)種(zhǒng)薄膜材料的拉伸斷裂強度是普通石墨烯薄膜的４．５倍，韌性是後(hòu)者的７．９倍。

　　研究人員介紹，傳統碳纖維材料的制備條件需超過(guò)２５００攝氏度，但新材料可在４５攝氏度以下的室溫進(jìn)行制備，強度與碳纖維複合材料相當，成(chéng)本更加低廉，易實現商業規模化制備。

　　程群峰說(shuō)，這(zhè)種(zhǒng)廉價、低溫的高性能(néng)多功能(néng)石墨烯納米複合材料在航空航天、汽車、柔性電子器件等領域具有廣泛應用前景。

　　論文通訊作者鮑曼說(shuō)，薄膜有望最終取代飛機、汽車等設備使用的碳纖維複合材料。