科学家研制出可耐＂冰火考验＂的超轻超弹材料

中国科技大学于书鸿院士的研究团队和梁教授的研究团队最近开发了一种“超轻”新材料，它可以承受200万次压缩，而且仍然“超弹性”不变形。它能经受零下100摄氏度到零下500摄氏度的“冰与火的考验”。它是同类产品中世界领先的材料，具有重要的应用前景。国际材料科学领域的*学术期刊《高级材料》最近发表了研究结果。

轻质、坚韧和“超弹性”，还能承受高低温。这是航空航天、软机器人、机械缓冲、能量阻尼等领域的理想材料。许多材料具有一种或多种这些特性，但所有这些都极其罕见。

近年来，国际学者试图利用碳纳米管和石墨烯来开发轻质超弹性材料。然而，由于工艺的复杂性，只能制备毫米大小的“小物体”。如果尺寸增加，样品将会塌陷。另一方面，自然界中的一些生物材料具有优异的机械性能，但由于它们是纯有机或有机/无机复合结构，它们只能在非常窄的温度范围内工作。例如，人体肌腱可以连续拉伸，是一种很好的抗疲劳材料，但它只能在人体体温范围内正常工作。此外，木材质轻且坚韧，但不耐高温，因为它也是一种有机物质。

最近，中国科技大学于书鸿院士的团队和梁教授的研究团队发现了一种通过热解化学控制将结构生物材料转化为石墨碳纳米纤维气凝胶材料的新方法。

“简单地说，就是从自然界的一些天然物质的结构中学习，然后‘带走’氢和氧元素，只留下碳。”梁教授说，这样，生物材料就可以转化为石墨材料。

实验证明，新方法制备的新型石墨气凝胶材料性能优异，重量轻至6毫克/立方厘米左右，经过200万次压缩循环后，石墨气凝胶材料仍能保持超弹性而不变形，在-100摄氏度至500摄氏度以上的温度范围内，石墨气凝胶材料仍能保持超弹性和抗疲劳性能。

据介绍，由于这种新材料可以大规模、大批量合成，并具有生物材料的经济优势，因此在空间太阳能电池、超级电容器、能量缓冲和压力传感器件等领域具有重要的应用前景。