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新型碳气凝胶可应用于航空航天领域

  研究人员现已研制出能够被拉伸至其原始长度3倍以上并恢复的碳气凝胶,该产品具有与橡胶带同强度的弹性。经过运用气凝胶现有的特性(现已包含超低密度、重量轻、高孔隙率和高电导率)以及可逆拉伸性,碳气凝胶的使用范畴大大添加。

新型碳气凝胶可应用于航空航天领域

  浙江大学的合编辑Fan Guo通知Phys.org:“咱们证明了纯无机资料也能够具有橡胶弹性。橡胶碳气凝胶创始了一种新式资料,它结合了超轻、恒温的高弹性和杰出的机械功能。”

  因为对可拉伸电子器件的需求不断增加。最近,研究人员一直在寻求改进碳气凝胶弹性的办法,这种办法一般不能得到杰出的弹性功能。

  在这项新工作中,科学家们规划了由石墨烯(一种二维资料)和多壁碳纳米管(碳纳米管,一维资料)组成的碳气凝胶,它们拼装成从纳米到厘米的四个层次结构。为了将资料制作成气凝胶,研究人员制作出由氧化石墨烯和纳米管组成的油墨,然后经过喷墨印刷形成了气凝胶。

  在测验中,研究人员证明新式气凝胶的抗拉强度比之前的高5倍。他们还发现石墨烯和碳纳米管之间的强原子结合会发生协同效应,导致更强的弹性和稳定性。此外,新的气凝胶能够接受极点温度,这与曾经大多数在可扩展气凝胶中的测验不同,后者在露出于热或冷的情况下变得粘稠或易碎。

  为了能够使用到其他范畴,研究人员将三种新式可拉伸气凝胶附着到蛇形机器人的关节上。气凝胶用作传感器来监测机器人的运动和装备。与只能检测单向变形的传统传感器不同,气凝胶传感器能够区别多种装备,这表明新一代传感器具有对杂乱形状改变进行逻辑辨认的才能。

  可拉伸气凝胶的其他潜在使用包含可穿戴电子设备,航空航天使用,产能与储能以及将其用作轻质机械设备,特别是在极点温度条件下。

  “这种橡胶碳气凝胶发生了许多可能性,”郭说,“首要,碳橡胶的强度和杨氏模量[拉伸弹性的测量]低于聚合物弹性体。一般,聚合物橡胶的杨氏模量比咱们的碳橡胶高1-2个数量级。

  “其次,咱们正在尽力提高碳气凝胶的机械功能,以接受极点和杂乱的变形,如更高的伸长率和扭曲度。一起,能够探究这种新式碳橡胶的更多使用范畴,并能够选用其他类型的无机橡胶分级协同拼装办法。”

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