Company News

土木匠程与力学学院在三维石墨烯超质料研究方面取得重要希望

2017-10-12

  克日,兰州大学土木匠程与力学学院在三维石墨烯超质料研究方面取得重要希望,先后在国际质料工程规模顶级刊物《Advanced Materials》(2015年影响因子18.96,中科院分区一区)颁发论文2篇,在美国化学学会旗下质料科学Top期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》(2015年影响因子7.145,中科院分区一区)颁发论文一篇。三篇文论题目别离为:“Flyweight, Superelastic, Electrically Conductive and Flaming Retardant 3D Multi-NanolayerGraphene/Ceramic Metamaterial”、“Naturally Dried Graphene Aerogels with Superelasticity and Tunable Poisson's Ratio”、“Flyweight 3D graphene scaffolds with micro-interface barrier derived tunable thermal insulation and flame retardancy”。我校张强强副传授为论文第一作者(个中一篇为配合一作),兰州大学作为个中两篇通讯单元。

  石墨烯(Graphene)奇特的晶体布局赋予了其优异的力、电、光、热等机能,Tantalum Silicide powder,吸引全球科学家的研究乐趣。“如安在大标准制备石墨烯的宏观构筑体”是今朝质料、物理、力学等学科重要的热点规模之一,对付敦促石墨烯微纳标准优异特性在宏观大标准操作和多成果化成长具有重要的意义。兰州大学青年西席张强强副传授与哈尔滨家产大学李惠传授、普渡大学Tim Fisher 和Gary Cheng传授等人开展相助,并依托西部灾害与情况力学教诲部重点尝试室在成果质料偏向的研究平台,开展了基于仿朝气制三维石墨烯超质料自然干燥可节制备、可调控泊松比效应摸索、微界面调变超绝热特性,以及超弹性和力学增韧强化的纳米陶瓷/石墨烯复合质料等方面的研究,取得了系列重要研究希望。详细研究成就如下:

土木工程与力学学院在三维石墨烯超材料研究方面取得重要但愿

  (1)仿生开导自然干燥制备技能和可调变泊松比效应。基于生物纤维束微观交联实现布局强化的仿生思想,回收Na2B4O7强化微观骨架初始刚度,C2H8N2调控石墨烯片还原水平优化微观孔隙外貌张力,调控石墨烯凝胶骨架初始刚度和溶剂蒸发的毛细应力均衡,实此刻常温常压下蒸发样品所含溶剂并保持其体积不收缩、布局不坍塌。首次实现了常温常压条件大标准制备三维石墨烯质料的自然干燥技能,对付石墨烯质料的低本钱、大标准、大局限化出产应用具有重要意义。该要领制备获得的气凝胶具有比传统冷冻干燥可能超临界干燥技能所得质料更为优良的机能,如高达99%的可规复压缩超弹性、可调理泊松比特性、高电导率、不变压阻效应等。(Adv. Mater., 2016, 28, 9223-9230.)

土木工程与力学学院在三维石墨烯超材料研究方面取得重要但愿

  (2)三维石墨烯基纳米陶瓷复合质料多标准超弹性效应。基于石墨烯桥接裂纹界面的强化增韧机制和纳米标准晶粒有效加强弹塑性变形的效应,回收“自下而上”的制备工艺和微观布局可控设计计策,Cadmium selenide powder,以水热制备三维石墨烯气凝胶为基底模板,以原子层沉积(ALD)技能可控沉积纳米厚度Al2O3纳米陶瓷,微观上形成了“纳米陶瓷-石墨烯-纳米陶瓷”三明治复合夹层纳米布局,实现了80%弹性变形、耐疲惫增韧特性和高出200%力学机能强化,发明白陶瓷复合质料在纳米标准上的超弹性效应和尺寸效应。这对办理成果陶瓷复合质料固有脆性和低韧性提供了新的思路和要领手段。(Adv. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201605506.)

土木工程与力学学院在三维石墨烯超材料研究方面取得重要但愿

  (3)微界面热阻调控实现超绝热和耐火机能。基于设计石墨烯微观上片层组装界面热阻, 纳米石墨,节制微观骨架的传热路径,加强声子界面定向散射, 纳米石墨,实现三维石墨烯超轻质料导热系数的可控调变,获得了超轻密度<2mg/cm3低于氛围导热系数的超绝热特性~0.0126 W/(m•K)。以及由于微观石墨烯单位高活化能导致的精采耐火特性和力学不变性。(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9 (16), 14232–14241.)

  该系列研究富厚了石墨烯质料研究要领,成长了基于微观布局设计优化宏观机能的石墨烯超质料研究计策,使其可遍及应用于柔性驱动器、大应变传感器、柔性电极质料、药物传输、超轻保温及防护、航天航空隔热屏蔽等规模。

成就链接:

  1. Flyweight, Superelastic, Electrically Conductive and Flaming Retardant 3D Multi-NanolayerGraphene/Ceramic Metamaterial. Adv. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201605506.

  2.Naturally Dried Graphene Aerogels with Superelasticity and Tunable Poisson's Ratio. Adv. Mater., 2016, 28, 9223-9230.

  3.Flyweight 3D graphene scaffolds with micro-interface barrier derived tunable thermal insulation and flame retardancy, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9 (16), 14232–14241.