南開大學等研獲耐高溫抗極寒“太空海綿”

南開大學化學學院教授陳永勝團隊聯合美國萊斯大學研獲了一種新型三維石墨烯材料。該材料有望成為航天裝備制造領域的“太空海綿”,可在4 K(約-269℃)深低溫到1273 K(約1 000℃)高溫區間保持良好的穩定性和高彈性。相關研究結果發表于《科學進展》。

該材料由無序排列的單層石墨烯片通過共價鍵化學交聯而構成,在低至液氦溫區的極端低溫條件下具有與室溫下相同的力學性能,包括高度可回復的超級彈性、不變的楊氏模量、近零泊松比以及出色的抗疲勞性能。

通過自主搭建的力學性能測試系統,研究人員精確、系統地測試了在4～1 273 K(約-269～1 000℃)溫度范圍內,三維石墨烯材料的各項力學性能。此外,團隊利用改造的掃描電子顯微鏡和原位變溫樣品臺,獲得了三維石墨烯材料在極端低溫和高溫條件下壓縮-回彈過程中微觀結構的變形特征,并通過理論模型計算驗證,闡明這一新型材料溫度不變性源于石墨烯特有的sp2雜化的二維碳原子平面晶體結構。