浙江大學(xué)高分子系高超教授的研究團隊最近制造出了一種仿貝殼結(jié)構(gòu)新型纖維。這種纖維韌性好、強度高、能導(dǎo)電。今年10月24日,這一研究成果發(fā)表在著名科學(xué)期刊英國自然出版集團旗下期刊《Scientific Reports》上。
新型纖維就像人的頭發(fā)絲一樣,看上去平淡無奇。但由它制成的衣服,子彈無法穿透。
高超教授說,制造新纖維的原料是石墨烯和一些有機高分子材料。
石墨烯是人類已知材料中最薄的一種,非常牢固堅硬;它的導(dǎo)電性也很好。2004年,英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,在實驗室從石墨中成功地剝離出石墨烯,證實它可以單獨存在,因此共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎。
石墨烯被科學(xué)家寄予厚望,在晶體管、透明電極、納米結(jié)構(gòu)及復(fù)合材料、鋰離子電池、超級電容器等諸多領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。石墨烯的特性,讓新型纖維有了神奇性能。
新纖維的神奇之處還在于它的結(jié)構(gòu),它是模仿貝殼結(jié)構(gòu)而制成的。
高教授說,大自然非常神奇,貝殼結(jié)構(gòu)很特別,如珍珠蚌的蚌殼,95%以上是碳酸鈣,還有少量天然高分子有機物。這兩者是一層碳酸鈣一層高分子材料有規(guī)律地堆積而成,科學(xué)家稱之為“磚-灰結(jié)構(gòu)”。
“磚-灰結(jié)構(gòu)”的材料,很硬且有一定的韌性(注,有彈性),比鋼鐵和陶瓷韌,比塑料要硬,運用前景很廣闊。科學(xué)家們一直想模仿這一結(jié)構(gòu)造出新材料,國外科學(xué)家已付出了20多年的努力,但還只能做出厘米級的薄膜樣品。
高超教授團隊紡出的纖維,像貝殼一樣,由一層石墨烯一層有機物的“磚-灰結(jié)構(gòu)”排列而成,雖然非常細(xì)小,但可以做成很長的線。因為采用了特殊材料和特殊結(jié)構(gòu),新型纖維的強度和韌性都比較理想,且可以導(dǎo)電,耐酸、耐堿,不怕水浸泡。
這種特殊纖維,應(yīng)用很廣,織成的衣服可以防輻射和靜電。因為新型纖維重量輕(只有同樣粗細(xì)金屬電線重量的約十分之一),可以做成更輕便的防彈衣。導(dǎo)電性好,在室溫下就可以生產(chǎn),不需要耗費太多能源……
目前高教授的團隊正在進一步提高這種纖維的硬度、韌性等。高超教授說,也許在未來,我們真的可以像蜘蛛俠那樣,噴出液體迅速凝結(jié)成為強韌的新型纖維,飄蕩在城市大樓之間。
- 浙江大學(xué)王勇教授團隊 Angew:老樹開新花 - 塑料降解耦合費托過程實現(xiàn)聚烯烴低溫高效制輕芳烴 2025-03-22
- NTU夏焜/清華大學(xué)高華健/浙江大學(xué)王冠楠 Sci. Adv.:流變學(xué)范式揭示長期粘附耐久性的內(nèi)在機理 2025-03-19
- 浙江大學(xué)團隊 Matter: 一種按需給藥的可穿戴透皮設(shè)備 2025-03-14
- 寧波大學(xué)徐玉賜教授課題組 Macromolecules: 高分子雙鏈融合的歷史過程 2025-03-22
- 港科大(廣州)岳亮課題組誠招博士生 - 高分子、力學(xué)、材料、機械、物理(2025年秋季、2026年春季入學(xué)) 2025-03-08
- 香港理工費賓教授課題組誠招博士生、博士后 - 高分子、材料學(xué)、紡織與纖維、化學(xué)、金屬、生物學(xué)、電子信息、催化及儲能 2025-02-27
- 中國海大田維乾/北林許鳳/青大張利鳴 ACS Nano: 強韌納米纖維素/MXene基離子 - 電子雙導(dǎo)水凝膠膜用于穩(wěn)定鋅負(fù)極 2025-04-02