浙江大学研制出全碳气凝胶

浙大实验室诞生超轻气凝胶展现吸油高弹优越性能日期：2013年03月18日15:39来源：浙大新闻办作者：周炜阅读次数：6510浙江大学高分子系高超教授的课题组制备出了一种超轻气凝胶——它刷新了目前世界上最轻材料的记录，弹性和吸油能力令人惊喜。这一进展被《自然》杂志在“研究要闻”栏目中重点配图评论。气凝胶是入选吉尼斯世界记录的最轻的一类物质，因其内部有很多孔隙，充斥着空气，故而得名。1931年，美国科学家Kistler用二氧化硅制得了最早的气凝胶，外号“凝固的烟”。2011年，美国HRL实验室、加州大学欧文分校和加州理工学院合作制备了一种镍构成的气凝胶，密度为0.9毫克/立方厘米，创下了当时最轻材料的记录。把这种材料放在蒲公英花朵上，柔软的绒毛几乎没有变形——这张照片入选了《自然》杂志年度十大图片，也给高超留下了深刻印象：能不能制备出一种材料，挑战这个极限？我国的石墨储备非常丰富，占全世界的三分之二。科学家一直在探索石墨高效利用的方法。“把石墨变成石墨烯（一种由碳原子构成的单层片状结构），其价值可以上升数千倍。”高超的课题组经过五六年的探索，解决了宏观制备宏观有序的石墨烯材料的方法，制备了一维的石墨烯纤维和二维的石墨烯薄膜。这次，他们打算把石墨烯做成三维多孔材料来冲击这一记录。在实验室，记者看到了一个个大小不等的“碳海绵”：它们大的如网球，小的如酒瓶塞。在电子显微镜下，碳纳米管和石墨烯共同支撑起无数个孔隙，“就像大型体育场馆等大型空间结构，用钢筋做支架，用高强度的薄膜等做墙壁，材料整体既轻且强。”课题组博士生孙海燕说，“在这里，碳纳米管就是支架，石墨烯就是墙壁。”在已报道的成果中，高超课题组制备的“碳海绵”仍是最轻纪录保持者——可达到0.16毫克/立方厘米，低于氦气的密度。相关论文2月18日在线发表在《先进材料》（AdvancedMaterials）上。但是，课题组对于申报吉尼斯世界记录兴趣不大，“‘轻’并不是它最大的新意所在”，高超解释：这项成果的价值在于其简便的制备方法，以及材料所展现出来的优越性能。气凝胶的基本制备原理是除去凝胶中的溶剂，让其保留完整的骨架。在以往制备气凝胶的案例中，科学家主要采用溶胶—凝胶法和模板导向法。前者可以批量合成，但是可控性差；后者能产生有序的结构，但依赖于模板的精细结构和尺寸，难以大量制备。高超课题组另辟蹊径，探索出无模板冷冻干燥法：将溶解了石墨烯和碳纳米管的水溶液在低温下冻干，便获得了“碳海绵”，并且可以任意调节形状。“不需要模板，只与容器有关。容器多大，就可以制备多大，可以做到上千立方厘米，甚至更大。”高超说。《自然》杂志点评的标题是：《固体碳：弹性而轻盈》。这一新生事物的性能令人惊喜。它高弹，“碳海绵”被压缩80%后仍可恢复原状。它对有机溶剂具有超快、超高的吸附力，是已报道的吸油力最高的材料。现有的吸油产品一般只能吸自身质量10倍左右的液体，而“碳海绵”的吸收量是自身质量的250倍左右，最高可达900倍，而且只吸油不吸水。此外，“大胃王”吃有机物的速度也极快：每克这样的碳海绵每秒可以吸收68.8克有机物。这让人联想到用来处理海上的漏油：“也许某一天发生漏油时，可以把它们撒在海面上，就能把漏油迅速地吸收进来。因为有弹性，吸的油能够被压出来回收利用，碳海绵也可以重新使用。”据介绍，“碳海绵”还可能成为理想的相变储能保温材料，催化载体以及高效复合材料。就如一个呱呱坠地的婴儿，对这一新生材料，科学家还很难准确预计它的应用领域与前景，还得依靠现实社会以及产业界的想象力，让这个新材料走出实验室，实现对世界的实际应用价值。(周炜)浙大实验室诞生超轻气凝胶展现吸油高弹优越性能日期：2013年03月18日15:39来源：浙大新闻阅读次办作者：周炜数：6510浙江大学高分子系高超教授的课题组制备出了一种超轻气凝胶——它刷新了目前世界上最轻材料的记录，弹性和吸油能力令人惊喜。这一进展被《自然》杂志在“研究要闻”栏目中重点配图评论。气凝胶是入选吉尼斯世界记录的最轻的一类物质，因其内部有很多孔隙，充斥着空气，故而得名。1931年，美国科学家Kistler用二氧化硅制得了最早的气凝胶，外号“凝固的烟”。2011年，美国HRL实验室、加州大学欧文分校和加州理工学院合作制备了一种镍构成的气凝胶，密度为0.9毫克/立方厘米，创下了当时最轻材料的记录。把这种材料放在蒲公英花朵上，柔软的绒毛几乎没有变形——这张照片入选了《自然》杂志年度十大图片，也给高超留下了深刻印象：能不能制备出一种材料，挑战这个极限？我国的石墨储备非常丰富，占全世界的三分之二。科学家一直在探索石墨高效利用的方法。“把石墨变成石墨烯（一种由碳原子构成的单层片状结构），其价值可以上升数千倍。”高超的课题组经过五六年的探索，解决了宏观制备宏观有序的石墨烯材料的方法，制备了一维的石墨烯纤维和二维的石墨烯薄膜。这次，他们打算把石墨烯做成三维多孔材料来冲击这一记录。在实验室，记者看到了一个个大小不等的“碳海绵”：它们大的如网球，小的如酒瓶塞。在电子显微镜下，碳纳米管和石墨烯共同支撑起无数个孔隙，“就像大型体育场馆等大型空间结构，用钢筋做支架，用高强度的薄膜等做墙壁，材料整体既轻且强。”课题组博士生孙海燕说，“在这里，碳纳米管就是支架，石墨烯就是墙壁。”在已报道的成果中，高超课题组制备的“碳海绵”仍是最轻纪录保持者——可达到0.16毫克/立方厘米，低于氦气的密度。相关论文2月18日在线发表在《先进材料》（AdvancedMaterials）上。但是，课题组对于申报吉尼斯世界记录兴趣不大，“‘轻’并不是它最大的新意所在”，高超解释：这项成果的价值在于其简便的制备方法，以及材料所展现出来的优越性能。气凝胶的基本制备原理是除去凝胶中的溶剂，让其保留完整的骨架。在以往制备气凝胶的案例中，科学家主要采用溶胶—凝胶法和模板导向法。前者可以批量合成，但是可控性差；后者能产生有序的结构，但依赖于模板的精细结构和尺寸，难以大量制备。高超课题组另辟蹊径，探索出无模板冷冻干燥法：将溶解了石墨烯和碳纳米管的水溶液在低温下冻干，便获得了“碳海绵”，并且可以任意调节形状。“不需要模板，只与容器有关。容器多大，就可以制备多大，可以做到上千立方厘米，甚至更大。”高超说。《自然》杂志点评的标题是：《固体碳：弹性而轻盈》。这一新生事物的性能令人惊喜。它高弹，“碳海绵”被压缩80%后仍可恢复原状。它对有机溶剂具有超快、超高的吸附力，是已报道的吸油力最高的材料。现有的吸油产品一般只能吸自身质量10倍左右的液体，而“碳海绵”的吸收量是自身质量的250倍左右，最高可达900倍，而且只吸油不吸水。此外，“大胃王”吃有机物的速度也极快：每克这样的碳海绵每秒可以吸收68.8克有机物。这让人联想到用来处理海上的漏油：“也许某一天发生漏油时，可以把它们撒在海面上，就能把漏油迅速地吸收进来。因为有弹性，吸的油能够被压出来回收利用，碳海绵也可以重新使用。”据介绍，“碳海绵”还可能成为理想的相变储能保温材料，催化载体以及高效复合材料。就如一个呱呱坠地的婴儿，对这一新生材料，科学家还很难准确预计它的应用领域与前景，还得依靠现实社会以及产业界的想象力，让这个新材料走出实验室，实现对世界的实际应用价值。(周炜)2013中国十大科技进展新闻6.世界上“最轻材料”研制成功浙江大学研制出一种被称为“全碳气凝胶”的固态材料，密度仅每立方厘米0.16毫克，是空气密度的六分之一，也是迄今为止世界上最轻的材料。“全碳气凝胶”在结构韧性方面也十分出色，可在数千次被压缩至原体积的20%之后迅速复原。此外，“全碳气凝胶”还是吸油能力最强的材料之一。现有的吸油产品一般只能吸收自身质量10倍左右的有机溶剂，而“全碳气凝胶”的吸收量可高达自身质量的900倍。这一研究成果于2月18日在线发表于《先进材料》杂志，并被《自然》杂志在“研究要闻”栏目中重点配图评论。超轻气凝胶——象气球一样会被顺风吹走的材料日期：2013年03月19日10:29来源：浙大新闻办作者：汪晓勇卢绍庆阅读次数：8369浙江大学高分子系高超研究团队研制的“轻气凝胶”，一种轻得就象气球一样会被顺风吹走的材料，小花小草都能承担它的重量——一个8立方厘米的材料，可以被花芯稳稳托住。图一至三，轻气凝胶在植物上图四为高超和他的博士生高超（浙江大学教授）编辑目录1个人简介2学习经历3工作简历4获奖荣誉5学术成果6研究方向7相关报道1个人简介编辑高超，土家族，1973年1月生。工学博士，教授，博士生导师。1995年毕业于湖南大学化学化工学院有机化工高超[1]专业，获学士学位，1998年毕业于同校精细化工专业获硕士学位，2001年毕业于上海交通大学高分子科学与工程系，获得工学博士学位，并留校任教。2002年8月被评为副教授。2003年11月至2006年8月先后在英国Sussex大学化学系HaroldW.Kroto爵士实验室(因发现C60获得1996年诺贝尔化学奖)、日本Toyo大学ToruMaekawa教授组、德国Bayreuth大学AxelH.E.Müller教授组做访问研究、博士后研究、合作研究和洪堡基金研究员。2008年2月加入浙江大学高分子系，同年7月被评为教授、博士生导师。在包括J.Am.Chem.Soc.,Angew.Chem.Int.Ed.,Prog.Polym.Sci.,Adv.Func.Mater.,Chem.Commun.,Macromolecules,Biomacromolecules,J.Phys.Chem.B,Langmuir,J.Mater.Chem.,Nanotechnology等在内的国际知名杂志上发表SCI收录文章60多篇，被他引1300余次，其中一篇的他引率超过350次，居1998-2007全国高引用率文章62篇中的17位，2004－2008年中国化学领域高引用率文章第1名，另一篇文章他引200多次，居2004－2008年中国化学领域高引用率文章第7名，获得授权的国家发明专利20多项。曾获得2007年上海市科学技术一等奖(R3)，2005年全国(百篇)优秀博士学位论文奖，入选2005年教育部新世纪优秀人才计划，获得并完成了教育部霍英东教育基金和上海市启明星基金。主持三项国家自然科学基金，担任TheOpenMacromoleculesJournal和TheOpenProcessChemistryJournal杂志的顾问编委。[1]2学习经历编辑1991.09——1995.07:湖南大学化学化工学院有机化工专业，学士学位1995.09——1998.02:湖南大学化学化工学院精细化工专业，硕士学位199802——2001.11:上海交通大学化学化工学院高分子材料专业，博士学位3工作简历编辑2001.04——2002.08:上海交通大学化学化工学院，讲师2002.08——2003.11:上海交通大学化学化工学院，副教授2003.11——2005.07:英国萨塞克斯大学(UniversityofSussex）化学系HaroldW.Kroto教授(1996年度诺贝尔化学奖得主）组，访问学者、博士后研究员2005.02——2005.04:日本东洋大学（ToyoUniversity）生物——纳米电子工程研究中心ToruMaekawa教授组，合作研究2005.07——2006.08:德国拜罗伊特大学（BayreuthUniversity）化学系AxelH.E.Müller教授组，洪堡基金研究员(ResearchFellow,AlexandervonHumboldtFoundation)2006.09——2008.01:上海交通大学化学化工学院，副教授2008.02——2008.07:浙江大学材化学院高分子系，副教授2008.07——今：浙江大学材化学院高分子系，教授，博士生导师4获奖荣誉编辑1.2007.12上海市科学技术奖（自然科学类）一等奖（排名第三）2.2007.11上海市浦江计划3.2005.10全国百篇优秀博士学位论文奖4.2005.10入选教育部新世纪优秀人才计