中國科學家造出“世界上最輕材料”

浙江大學的科學家們日前研制出了一種超輕材料，這種被稱為“全碳氣凝膠”的固態材料密度僅每立方厘米0.16毫克，是空氣密度的六分之一，也是迄今為止世界上最輕的材料。

“氣凝膠”是半固體狀態的凝膠經干燥、去除溶劑后的產物，外表呈固體狀，內部含有眾多孔隙，充斥著空氣，因而密度極小。浙江大學高分子科學與工程學系高超教授的課題組將含有石墨烯和碳納米管兩種納米材料的水溶液在低溫環境下凍干，去除水分、保留骨架，成功刷新了“最輕材料”的紀錄。此前的“世界紀錄保持者”是由德國科學家在2012年底制造的一種名為“石墨氣凝膠”的材料，密度為每立方厘米0.18毫克。

“‘全碳氣凝膠’的構造類似于‘碳海綿’，哪怕將一個馬克杯大小的氣凝膠放在狗尾草上，纖細的草須也不會被壓彎。”高超說。

雖然看上去“脆弱不堪”，但“全碳氣凝膠”在結構韌性方面卻十分出色，它可以在數千次被壓縮至原體積的20%之后迅速復原。此外，“全碳氣凝膠”還是吸油能力最強的材料之一。現有的吸油產品一般只能吸收自身質量10倍左右的有機溶劑，而“全碳氣凝膠”的吸收量可高達自身質量的900倍。

這一研究成果已于2月18日在線發表在《先進材料》期刊上，并被《自然》雜志在“研究要聞”欄目中配圖評論。“全碳氣凝膠將有望在海上漏油、凈水甚至凈化空氣等環境污染治理上發揮重要作用。”高超表示，傳統的氣凝膠制作方式往往無法批量生產，但課題組新創的“低溫凍干法”令氣凝膠的生產過程更加便捷，也使這種超輕材料的大規模制造和應用成為可能。

據了解，目前實驗室正在對這一材料的吸附性能進行進一步的應用性研究，除了污染治理方面，“全碳氣凝膠”還將能成為理想的儲能保溫、催化載體和吸音材料。