Un team di ricerca guidato dal professor Gao Chao ha sviluppato un aerogel ultraleggero:batte il record del materiale più leggero al mondo con sorprendente flessibilità e assorbimento di olio. Questo progresso è pubblicato nella colonna "Ricerca in evidenza" in Natura .
L'aerogel è la sostanza più leggera registrata dal Guinness dei primati. Prende il nome dai suoi pori interni pieni d'aria. Nel 1931, Lo scienziato americano Kistler ha prodotto per la prima volta aerogel con biossido di silicio, e lo soprannominò "fumo congelato". Nel 2011, Laboratorio HRL, Università della California Irvine, e il California Institute of Technology hanno collaborato allo sviluppo di aerogel di nichel con una densità di 0,9 mg/centimetro cubo, il materiale più leggero da record in quel momento. Non potrebbe nemmeno causare deformazioni sui fiori di tarassaco. L'immagine dell'aerogel di nichel è stata selezionata come una delle prime dieci immagini di Natura . Profondamente colpito dall'immagine, Il prof. Gao Chao si è chiesto:è possibile sfidare il limite con nuovo materiale?
Il team di Gao Chao ha da tempo sviluppato materiali macroscopici di grafene, come fibre di grafene unidimensionali e film di grafene bidimensionali. Questa volta hanno deciso di realizzare un materiale poroso tridimensionale dal grafene per battere il record. Nel loro laboratorio, il giornalista ha visto spugne di carbonio di diverse dimensioni, grandi come palline da tennis o piccoli come tappi di bottiglia. Al microscopio elettronico, nanotubi di carbonio e grafene supportano numerosi pori. "È un po' come le grandi strutture spaziali come i grandi stadi, con barre d'acciaio come supporti e film ad alta resistenza come pareti per ottenere sia leggerezza che resistenza." Presentato il candidato al dottorato Sun Haiyan. "Qui, i nanotubi di carbonio sono supporti e il grafene è il muro".
Nei giornali riportati la spugna di carbonio sviluppata dal team di Gao è il detentore del record di materiale più leggero, con 0,16 mg/centimetro cubo, inferiore alla densità dell'elio. Un articolo correlato è stato pubblicato in Materiale avanzato il 18 febbraio. Ma la squadra non è interessata a dichiararsi per il Guinness dei primati. Il prof. Gao spiega che il valore di questo risultato risiede nel suo modo semplice nello sviluppo del materiale e nelle prestazioni superiori esibite.
Il principio di base dello sviluppo dell'aerogel è rimuovere il solvente nel gel e mantenerne l'integrità. Nel passato, gli scienziati di solito usavano il metodo sol-gel e il metodo orientato al modello. Il primo può sintetizzare aerogel su larga scala, ma con scarsa controllabilità. Quest'ultimo può generare strutture ordinate; ma a causa della sua dipendenza dalla struttura fine e dalle dimensioni dei modelli, la produzione di massa era fattibile. Il team del prof. Gao ha esplorato un nuovo metodo, il metodo di liofilizzazione:hanno liofilizzato soluzioni di nanotubi di carbonio e grafene per ottenere una spugna di carbonio che può essere regolata arbitrariamente in qualsiasi forma. "Senza bisogno di modelli, la sua dimensione dipende solo da quella del contenitore. Un contenitore più grande può aiutare a produrre l'aerogel di dimensioni maggiori, anche a migliaia di centimetri cubi o più."
Il titolo della recensione su Nature è "Solid carbon, elastico e leggero". Questo nuovo materiale è sorprendente. Il loro aerogel è estremamente elastico, rimbalzare quando compresso. Può assorbire fino a 900 volte il proprio peso in olio, solo olio non acqua. Inoltre, l'aerogel può assorbire sostanze organiche ad alta velocità:un grammo di tale aerogel può assorbire 68,8 grammi di sostanze organiche al secondo. Può essere utile per affrontare le fuoriuscite di petrolio in mare. "Forse un giorno, quando si verificherà una fuoriuscita di petrolio, possiamo disperderli sul mare e assorbire l'olio velocemente. Grazie alla sua elasticità, sia l'olio assorbito che l'aerogel possono essere riciclati." A parte questo, l'aerogel può anche essere trasformato in un materiale isolante ideale per l'accumulo di energia a cambiamento di fase, catalizzatore o composito efficiente.
Il nuovo materiale è proprio come un neonato. Gli scienziati stanno ancora esplorando le sue applicazioni e prospettive con immaginazione e creatività per ottenere un valore più pratico.
