氧化石墨烯紡絲纖維可制超薄納米過濾膜用于海水淡化
2014-04-14 19:45:23
admin
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據(jù)證券時報網(wǎng)2013年4月3日訊 日前，浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系教授高超的課題組，制造出史上*輕固體物質(zhì)“碳海綿”，便是石墨烯的應(yīng)用之一。“也許到了年底，一切進展順利，我們就能看到（工業(yè)化的）產(chǎn)品。”高超憧憬。
碳海綿的研發(fā)成功，讓那些“石墨烯粉”們沖動不已。不過，記者采訪中了解到，浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系教授高超的課題組對石墨烯應(yīng)用的研發(fā)不止于此。
2011年，高超課題組已經(jīng)嘗試將納米級的氧化石墨烯片紡制成長達(dá)數(shù)米的宏觀石墨烯纖維。這種制成石墨烯纖維不但強度高，而且韌性好，可能是實現(xiàn)石墨烯在現(xiàn)實器件（例如柔性電池和太陽能電池）應(yīng)用的關(guān)鍵材料。
2012年，高超課題組在原來一維纖維的基礎(chǔ)上研究石墨烯組成的仿貝殼的二維復(fù)合材料，具有超強的力學(xué)性質(zhì)和良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱特性。而碳海綿，則是高超將石墨烯制成的三維產(chǎn)品。
針對目前市場對碳海綿的熱炒，高超認(rèn)為，目前*易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的是復(fù)合材料——增強尼龍。這里的復(fù)合材料是石墨烯紡絲纖維的一項應(yīng)用。
實驗數(shù)據(jù)表明，采用此復(fù)合材料，尼龍的重量只增加1‰，強度有望增加1倍。這意味著，如若能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化，尼龍的年資源消耗量將降低1/2。此外，與碳纖維相比，石墨烯紡絲纖維制造過程中污染較少，而碳纖維一般采取濕紡，過程腐蝕性非常強，污染嚴(yán)重。
高超介紹說，科研人員同時還在嘗試提高紡絲纖維的強度。目前，石墨烯紡絲纖維的強度離碳纖維強度還有很大差距，約為0.5gpa，一旦能夠達(dá)到1gpa，即可實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。據(jù)樂觀估計，一旦紡絲纖維強度達(dá)到10gpa，就意味著太空電梯的夢想更進一步。
另外，高超告訴記者，由于石墨烯的導(dǎo)電特性，石墨烯紡絲纖維的另一個可能運用領(lǐng)域為超輕導(dǎo)線。上述超輕導(dǎo)線重量大大輕于金屬導(dǎo)線。不過，他告訴記者，雖然理論證實石墨烯在室溫下傳遞電子的速度比已知所有的導(dǎo)體和半導(dǎo)體都快，但目前其導(dǎo)電性并比不上金屬，還有待改進。
“超薄納米過濾膜就是化學(xué)氧化石墨烯另一個運用領(lǐng)域。”高超介紹說，氧化石墨烯既可以制成宏觀石墨烯纖維，還可以制成超薄納米過濾膜。據(jù)介紹，通過化學(xué)氧化還原法，石墨烯會形成天然孔洞，孔洞直徑約1~2納米，有望用于環(huán)保過濾和海水淡化。