浙大研究人員利用石墨烯和碳納米管設(shè)計(jì)出了一種可拉伸至原始長(zhǎng)度3倍以上的，類(lèi)似橡皮筋的新型氣凝膠。除了優(yōu)異的伸縮性，這種新材料還具備重量輕、密度低、孔隙率高、導(dǎo)電率高的性能，諸多應(yīng)用可能帶來(lái)了極大興奮。

協(xié)同設(shè)計(jì)與分層體系結(jié)構(gòu)建模

據(jù)悉，這種由石墨烯和多壁碳納米管組成的碳?xì)饽z由納米級(jí)到厘米級(jí)組成了四級(jí)結(jié)構(gòu)。研究人員將氧化石墨烯和納米管制成油墨，然后通過(guò)噴墨打印的方式制備它。通過(guò)試驗(yàn)表明，這種新型氣凝膠的拉伸強(qiáng)度比以往高5倍。這是由于石墨烯與碳納米管之間的強(qiáng)原子結(jié)合產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，從而導(dǎo)致拉伸彈性和拉伸穩(wěn)定性更大。并且，新型氣凝膠還可以承受極端溫度，不同以往的是，遇熱不會(huì)變得粘稠，遇冷也不會(huì)變得易碎。

研究人員把三個(gè)新型氣凝膠裝到了蛇形機(jī)器人的關(guān)節(jié)處，展示了將其作為傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用。與傳統(tǒng)傳感器只能檢測(cè)某個(gè)方向的變形不同，彈性賦予了它區(qū)分復(fù)雜形變的識(shí)別能力。配合其具備極端溫度下仍可保持穩(wěn)定的特性，可拉伸氣凝膠的潛在應(yīng)用領(lǐng)域有太多可能。

研究團(tuán)隊(duì)也指出它的不足和改進(jìn)方向。首先，它的強(qiáng)度和拉伸彈性低于聚合物彈性體，一般來(lái)說(shuō)聚合物要高出1-2個(gè)數(shù)量級(jí)；其次，團(tuán)隊(duì)正在努力提高它的機(jī)械性能，以承受更極端和復(fù)雜的形變，也就是更長(zhǎng)的拉伸和更大幅度的扭轉(zhuǎn)。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為通過(guò)類(lèi)似的協(xié)同設(shè)計(jì)與分層體系結(jié)構(gòu)建模，可以制備出其他多種類(lèi)型的氣凝膠。

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原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-018-03268-y