在室温下通过域折叠制备的高性能石墨烯基碳纤维
Peng Li1, Ziqiu Wang1, Gangfeng Cai1
1MOE Key Laboratory of Macromolecular Synthesis and Functionalization, Zhejiang Key Laboratory of Advanced Organic Materials and Technologies, International Research Center for X Polymers, Research Center for Advanced Fibers, Department of Polymer Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou, China.
Nature materials
|October 20, 2025
概括
研究人员使用一种新的域折叠技术在室温下开发出超强的石墨烯纤维. 这种方法显著减少了缺陷,提高了先进的碳材料的机械性能,使用的能量更低.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 将石墨烯组装成宏观材料对于高性能应用至关重要.
- 热处理改善了石墨烯氧化物,但缺陷仍然存在,限制了纤维强度.
- 现有的石墨烯纤维具有较差的机械性能,这是由于组装诱导的微.
研究的目的:
- 开发一种室温制造方法,用于超强硬的石墨烯纤维.
- 为了解决组装引起的缺陷,限制石墨烯纤维的机械性能.
- 为了增强石墨烯纤维内的纳米纹理和应力分布.
主要方法:
- 在室温制造石墨烯纤维.
- 对纳米纹理构建的域折叠策略的实施.
- 微孔体积减小和应力分布的分析.
主要成果:
- 实现了超强和刚性石墨烯纤维,平均抗拉强度为5.19 GPa,Young的模量为529 GPa.
- 域折叠策略使微腔体的体积减少了十倍.
- 同质化的应力分布导致增强的机械性能.
结论:
- 高性能石墨烯纤维的室温制造是可行的.
- 域折叠策略有效地将缺陷降至最低,并增强机械强度.
- 这些发现有助于从二维纳米片中生产宏观材料,提高质量和能源效率.
