Ett forskarlag under ledning av professor Gao Chao har utvecklat ultralätt aerogel – den slår rekordet för världens lättaste material med överraskande flexibilitet och oljeabsorption. Detta framsteg publiceras i kolumnen "Research Highlights" i Natur .

Aerogel är det lättaste ämne som registrerats av Guinness World Records. Den har fått sitt namn på grund av dess inre porer fyllda med luft. 1931, Den amerikanske forskaren Kistler producerade först aerogel med kiseldioxid, och fick smeknamnet "frusen rök". Under 2011, HRL Laboratory, University of California Irvine, och California Institute of Technology samarbetade för att utveckla nickel aerogel med en densitet på 0,9 mg/kubikcentimeter, skivans lättaste material vid den tiden. Det kunde inte ens orsaka deformation på maskrosblommor. Bilden av nickel aerogel valdes ut som en av de tio bästa bilderna på Natur . Djupt imponerad av bilden, Prof. Gao Chao frågade sig själv:är det möjligt att utmana gränsen med nytt material?

Gao Chaos team har länge utvecklat makroskopiska grafenmaterial, såsom endimensionella grafenfibrer och tvådimensionella grafenfilmer. Den här gången bestämde de sig för att göra tredimensionellt poröst material av grafen för att slå rekordet. I deras labb, reportern såg kolsvampar av olika storlekar, lika stora som tennisbollar eller så små som en flaskpropp. Under ett elektronmikroskop, kolnanorör och grafen stöder många porer. "Det är lite som stora rymdstrukturer som stora arenor, med stålstänger som stöd och höghållfast film som väggar för att uppnå både lätthet och styrka." Ph.D.-kandidat Sun Haiyan presenterade. "Här, kolnanorör är stöd och grafen är väggen."

I rapporterade tidningar är kolsvampen som utvecklats av Gaos team rekordinnehavaren av det lättaste materialet, med 0,16 mg/kubikcentimeter, lägre än densiteten av helium. En relaterad artikel publicerades i Avancerade material den 18 februari. Men laget är inte intresserade av att deklarera för Guinness World Records. Prof. Gao förklarar att värdet av denna prestation ligger i dess enkla sätt att utveckla materialet och den överlägsna prestanda som uppvisas.

Grundprincipen för att utveckla aerogel är att ta bort lösningsmedel i gelén och bibehålla integriteten. Förr, forskare använde vanligtvis sol-gel-metoden och mallorienterad metod. Den förra kan syntetisera aerogel i stor skala, men med dålig styrbarhet. Den senare kan generera ordnade strukturer; men på grund av dess beroende av mallarnas fina struktur och dimensioner, massproduktion var möjlig. Prof. Gaos team utforskade en ny metod – frystorkningsmetod:de frystorkade lösningar av kolnanorör och grafen för att få kolsvamp som kan justeras godtyckligt i vilken form som helst. "Utan behov av mallar, dess storlek beror bara på behållarens storlek. Större behållare kan hjälpa till att producera aerogelen i större storlek, till och med till tusentals kubikcentimeter eller större."

Titeln på recensionen i Nature är "Fast kol, fjädrande och lätt". Det här nya materialet är fantastiskt. Deras aerogel är extremt elastisk, studsar tillbaka när den är komprimerad. Den kan absorbera upp till 900 gånger sin egen vikt i olja, bara olja inte vatten. Dessutom, aerogelen kan absorbera organiska ämnen med hög hastighet:ett gram av sådan aerogel kan absorbera 68,8 gram organiska ämnen per sekund. Det kan vara användbart vid hantering av oljeutsläpp till havs. "Kanske en dag när oljeutsläpp inträffar, vi kan strö ut dem på havet och absorbera oljan snabbt. På grund av sin elasticitet, både den absorberade oljan och aerogelen kan återvinnas." Bortsett från det, aerogelen kan också göras till ett idealiskt isoleringsmaterial för energilagring av fasförändringar, katalytisk bärare eller effektiv komposit.

Det nya materialet är precis som en nyfödd bebis. Forskare utforskar fortfarande dess tillämpningar och framtidsutsikter med fantasi och kreativitet för att uppnå mer praktiskt värde.