探访石墨烯应用之“碳海绵”
2013-04-03 11:42:18   来源：青松网   评论：0 点击：

　　证券时报记者李欣

　　 任何与石墨烯有关的消息，都牵动着资本市场无数的目光。

　　 日前，浙江大学高分子科学与工程学系教授高超的课题组，制造出史上最轻固体物质“碳海绵”，便是石墨烯的应用之一。“也许到了年底，一切进展顺利，我们就能看到（工业化的）产品。”高超憧憬。

　　 最轻固体材料

　　 近日，在浙江大学高分子楼的实验室，证券时报记者见到了略显疲倦的高超。面对络绎不绝地前来参观采访、洽谈合作的人群，他告诉记者，目前，碳海绵还是个新生事物，它的很多特性还只是在实验室中的数据，是否能产业化很难准确估计。

　　 大的像网球，小的像酒瓶塞，灰黑的颜色，摸上去却很有弹性……一块如瓶塞大小的碳海绵放到花瓣上，花瓣竟然毫无变化……在高超课题组的实验室中，记者见到了这项被称为目前世界上已知的最轻固体新材料。

　　 据高超向证券时报记者介绍，碳海绵是一种气凝胶，是以石墨烯为墙壁，碳纳米管为支架，两种材料的水溶液在低温环境下冻干，去除水分、保留骨架，最后形成的一种超轻材料。

　　 这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料，在真空中的密度仅每立方厘米0.16毫克，是普通空气密度的1/6，也是迄今为止世界上最轻的材料。

　　 根据实验结果，碳海绵的弹性和吸油能力令人惊喜，并且还可以任意调节形状，被压缩80%后仍可恢复原状。另外，碳海绵还对有机溶剂有超快、超高的吸附力，是已知的吸油力最强的材料。

　　 高超课题组的研究生孙海燕告诉记者，碳海绵的生产采用无模板冷冻干燥法，可以任意调节形状。碳海绵的大小只和容器有关，容器多大，就可制备多大。

　　 孙海燕介绍，目前碳海绵的生产还处于最开始阶段，由于配方以及制作工艺的熟练程度等原因，碳海绵的成功率不高。不过，“一旦熟练掌握了制作工艺，碳海绵制作的成功率将很高，并且生产一小块碳海绵的成本非常低，几乎可以忽略不计。”孙海燕说。

　　 正是由于碳海绵生产过程非常便捷，使这种超轻材料的大规模制造和应用成为可能。“目前实验室成功研制的最大碳海绵体积最大为1升，更大体积的碳海绵如果需要，也可以制造。”高超说。

　　 用于军工环保等领域

　　 无疑，一种新材料的诞生，往往能够带动一个产业的发展。随着碳海绵这一新生事物的面世，市场已经在热炒其将来在吸油、环保、航天、军工等方面的应用。

　　 事实上，高超对于市场连番的炒作已经略带疲倦。他告诉记者，目前，碳海绵还只是一个新生事物，他的很多特性还只是在实验室中的数据，是否能产业化很难准确估计。但高超又对其产业化前景看好，“也许到了年底，一切进展顺利，我们就能看到产品了。”他说。

　　 说起碳海绵在吸油、环保等领域的应用，这主要得益于其强大的吸附能力以及抗压缩能力。

　　 据介绍，碳海绵具备高弹性，被压缩80%后仍可恢复原状。它对有机溶剂具有超快、超高吸附力，是迄今已知的吸油力最高的材料。

　　 高超告诉记者，现有的吸油产品，一般只能吸自身质量10倍左右的液体。目前碳海绵吸油能力实际测量值在400~500倍，是目前已知的吸油性能最好产品的2~4倍，而且理论值可达到900倍，且只吸油不吸水。另外，碳海绵的弹性不受温度影响，没有温度依赖性，甚至可以在极寒或者极热的地区工作。

　　 除了强大的吸附力，碳海绵还有吸收有机物速度极快的特点。高超称，每克碳海绵，每秒可以吸收68.8克有机物，这也让它成为处理海上漏油的不二选择。高超表示，因为有弹性，吸收的油能够被压出来回收利用，碳海绵也可以重新使用。

　　 此外，碳海绵的超轻特性也吸引了军工领域的注意。据记者了解，如果能够形成复合材料，其抗酸抗碱抗盐良好，又够轻，有望应用在飞机的外涂层。

　　 高超称，目前，实验室也在对碳海绵的吸附性进行进一步的应用性研究。碳海绵还可能成为理想的相变储能保温材料、催化载体、吸音材料以及高效复合材料。