Een onderzoeksteam onder leiding van professor Gao Chao heeft ultralichte aerogel ontwikkeld - het breekt het record van 's werelds lichtste materiaal met verrassende flexibiliteit en olie-absorptie. Deze voortgang wordt gepubliceerd in de kolom "Onderzoekshoogtepunten" in Natuur .

Aerogel is de lichtste stof geregistreerd door het Guinness Book of World Records. Het dankt zijn naam aan zijn interne poriën gevuld met lucht. 1931, De Amerikaanse wetenschapper Kistler produceerde voor het eerst aerogel met siliciumdioxide, en noemde het "bevroren rook". In 2011, HRL-laboratorium, Universiteit van Californië Irvine, en California Institute of Technology hebben samengewerkt bij de ontwikkeling van nikkel-aerogel met een dichtheid van 0,9 mg/kubieke centimeter, het record lichtste materiaal op dat moment. Het kon zelfs geen vervorming veroorzaken op pluisjes van paardenbloembloemen. De foto van nikkel aerogel werd geselecteerd als een van de top tien foto's van Natuur . Diep onder de indruk van de foto, Prof. Gao Chao vroeg zich af:is het mogelijk om de limiet uit te dagen met nieuw materiaal?

Het team van Gao Chao ontwikkelt al lang macroscopische grafeenmaterialen, zoals eendimensionale grafeenvezels en tweedimensionale grafeenfilms. Deze keer besloten ze om driedimensionaal poreus materiaal te maken van grafeen om het record te breken. In hun laboratorium, de verslaggever zag koolstofsponzen van verschillende groottes, zo groot als tennisballen of zo klein als een flessenstop. Onder een elektronenmicroscoop, koolstofnanobuisjes en grafeen ondersteunen talrijke poriën. "Het is een beetje zoals grote ruimtestructuren zoals grote stadions, met stalen staven als dragers en zeer sterke film als wanden om zowel lichtheid als sterkte te bereiken.' Promovendus Sun Haiyan introduceerde. 'Hier, koolstofnanobuisjes zijn dragers en grafeen is de muur."

In gerapporteerde kranten is de door Gao's team ontwikkelde koolstofspons de recordhouder van het lichtste materiaal, met 0,16 mg/kubieke centimeter, lager dan de dichtheid van helium. Een gerelateerd artikel werd gepubliceerd in Geavanceerde materialen op 18 februari. Maar het team is niet geïnteresseerd in een vermelding voor het Guinness Book of World Records. Prof. Gao legt uit dat de waarde van deze prestatie ligt in de eenvoudige manier waarop het materiaal wordt ontwikkeld en de superieure prestaties die worden getoond.

Het basisprincipe van het ontwikkelen van aerogel is om oplosmiddel in de gel te verwijderen en de integriteit te behouden. Vroeger, wetenschappers gebruikten meestal de sol-gel-methode en de sjabloongeoriënteerde methode. De eerste kan aerogel op grote schaal synthetiseren, maar met een slechte beheersbaarheid. Deze laatste kunnen geordende structuren genereren; maar vanwege de afhankelijkheid van de fijne structuur en afmetingen van sjablonen, massaproductie mogelijk was. Het team van prof. Gao onderzocht een nieuwe methode:vriesdroogmethode:ze vriesdroogden oplossingen van koolstofnanobuisjes en grafeen om koolstofspons te krijgen die willekeurig in elke vorm kan worden aangepast. "Zonder sjablonen, de grootte ervan is alleen afhankelijk van die van de container. Een grotere container kan helpen om de aerogel groter te maken, zelfs tot duizenden kubieke centimeters of groter."

De titel van de recensie in Nature is "Solid carbon, veerkrachtig en licht". Dit nieuwe materiaal is geweldig. Hun aerogel is extreem elastisch, terugkaatsen wanneer gecomprimeerd. Het kan tot 900 keer hun eigen gewicht aan olie absorberen, alleen olie geen water. In aanvulling, de aerogel kan organische stoffen met hoge snelheid opnemen:één gram van zo'n aerogel kan 68,8 gram organische stoffen per seconde opnemen. Het kan nuttig zijn bij het aanpakken van olielozingen op zee. "Misschien op een dag dat er een olielek optreedt, we kunnen ze op de zee strooien en de olie snel absorberen. Door zijn elasticiteit, zowel de geabsorbeerde olie als de aerogel kunnen worden hergebruikt." de aerogel kan ook worden verwerkt tot ideaal isolatiemateriaal voor energieopslag met faseverandering, katalysator of efficiënt composiet.

Het nieuwe materiaal is net als een pasgeboren baby. Wetenschappers onderzoeken nog steeds de toepassingen en vooruitzichten met verbeeldingskracht en creativiteit om meer praktische waarde te bereiken.