氧化石墨烯紡絲纖維可制超薄納米過(guò)濾膜用于海水淡化
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，制造出史上最輕固體物質(zhì)“碳海綿”，便是石墨烯的應(yīng)用之一。“也許到了年底，一切進(jìn)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(dòng)不已。不過(guò)，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(duì)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(jí)的氧化石墨烯片紡制成長(zhǎng)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(qiáng)度高，而且韌性好，可能是實(shí)現(xiàn)石墨烯在現(xiàn)實(shí)器件（例如柔性電池和太陽(yáng)能電池）應(yīng)用的關(guān)鍵材料。
2012年，高超課題組在原來(lái)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(qiáng)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(duì)目前市場(chǎng)對(duì)碳海綿的熱炒，高超認(rèn)為，目前最易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的是復(fù)合材料——增強(qiáng)尼龍。這里的復(fù)合材料是石墨烯紡絲纖維的一項(xiàng)應(yīng)用。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，采用此復(fù)合材料，尼龍的重量只增加1‰，強(qiáng)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(guò)程中污染較少，而碳纖維一般采取濕紡，過(guò)程腐蝕性非常強(qiáng)，污染嚴(yán)重。
高超介紹說(shuō)，科研人員同時(shí)還在嘗試提高紡絲纖維的強(qiáng)度。目前，石墨烯紡絲纖維的強(qiáng)度離碳纖維強(qiáng)度還有很大差距，約為0.5gpa，一旦能夠達(dá)到1gpa，即可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。據(jù)樂(lè)觀估計(jì)，一旦紡絲纖維強(qiáng)度達(dá)到10gpa，就意味著太空電梯的夢(mèng)想更進(jìn)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(gè)可能運(yùn)用領(lǐng)域?yàn)槌p導(dǎo)線。上述超輕導(dǎo)線重量大大輕于金屬導(dǎo)線。不過(guò)，他告訴記者，雖然理論證實(shí)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(jìn)。
“超薄納米過(guò)濾膜就是化學(xué)氧化石墨烯另一個(gè)運(yùn)用領(lǐng)域。”高超介紹說(shuō)，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(guò)濾膜。據(jù)介紹，通過(guò)化學(xué)氧化還原法，石墨烯會(huì)形成天然孔洞，孔洞直徑約1~2納米，有望用于環(huán)保過(guò)濾和海水淡化。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
