涂上氧化石墨烯 普通纤维也能自带“返回键”

仙仙

近日，浙江大学高分子科学与工程学系高超教授课题组首次发现，湿法纺丝制备的氧化石墨烯纤维在溶剂触发下，能实现精确可逆的融合与分裂。尼龙、蚕丝、不锈钢丝、玻璃纤维等传统高分子、金属和陶瓷纤维表面涂上一层氧化石墨烯后，也能够具有“组装—精确还原”的功能。这项成果5月7日刊登于《科学》杂志。


高超说：“所谓精确可逆，就是物体的数量、尺寸、组分、结构和性能等在一次‘融合—分裂’循环之后，可以恢复到原始状态。普通材料制品一旦融合便难再复原。”课题组研究发现，氧化石墨烯自身带有特殊的性质，包括丰富的含氧官能团、超柔性、自黏结等特性。多根氧化石墨烯纤维融合后的粗纤维密度大、孔隙率少，这就使得材料的亲和力刚刚好，彼此能够融合，也能分得开。


记者看到，课题组将13500根氧化石墨烯纤维融合成了一根黑柱子，使其能承受680倍的自身重量。黑柱子浸入水溶剂后，如一缕头发般散开，分离成13500条纤维。这一过程中，单个氧化石墨烯纤维的体积膨胀率达到近40倍，提供了充分的表面形变空间。


“在溶剂中纤维变软了，就可以拿出来编织成节点融合的网。这张网保持了一定的强度，可支撑一辆玩具车。也就是说，这些纤维再次融合之后依然能作为功能材料来使用。”高超说，神奇之处在于，氧化石墨烯纤维的这种特殊属性还能应用到别的材料上。


高超表示，相比于已有的研究，课题组此次完成的氧化石墨烯纤维精确可逆的“融合—分裂”过程是可控的，而且材料尺寸大，对于在可逆组装过程中固体界面的独特现象、材料的有效回收和重复利用等方面具有启发意义。（洪恒飞 柯溢能 吴雅兰 科技日报记者江耘）