浙大制备出超轻气凝胶刷新世界最轻固态材料记录

从浙江大学获悉，该校高分子系高超教授的课题组制备出了一种0.16毫克/立方厘米的超轻气凝胶，它刷新了目前世界上最轻固态材料0.18毫克/立方厘米的纪录。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，被誉为“凝固的烟”，是入选吉尼斯世界纪录的最轻一类物质，因其内部有很多孔隙，充斥着空气，故而得名。在实验室，记者看到了一个个大小不等的它们：看似碳，触似海绵，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。”

这么轻的东西怎么制成的？高超说，气凝胶的基本制备原理是除去凝胶中的溶剂(液体)，让其保留完整的骨架。课题组将溶解了石墨烯和碳纳米管的水溶液放在容器里，在低温下冻干，便获得了“碳海绵”，并且可以任意调节形状。“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。

创意来自《自然》杂志年度十大图片。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纪录。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？

这一次，高超课题组研制成功的这种新材料非常轻，即使把它压在狗尾草上也不会压弯狗尾草的毛尖。

在已报道的成果中，高超课题组制备的“碳海绵”是最轻纪录保持者——可达到0.16毫克/立方厘米，不但低于空气的密度，也低于氦气的密度。相关论文2月18日在线发表在《先进材料》上。但是，课题组对于申报吉尼斯世界纪录兴趣不大，“‘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。

据介绍，“碳海绵”还可能成为理想的相变储能保温材料、催化剂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。该课题是在国家、省自然科学基金资助下完成的。