近日🥴,我校俞建勇院士👩🏼、丁彬教授領銜的納米纖維研究團隊繼開發出超輕、超彈有機納米纖維氣凝膠之後(成果發表在Nature Communications、ACS Nano上),又在超輕生物質衍生碳基納米纖維氣凝膠研究上取得了突破性進展,成果論文以“超彈性和高壓力敏感性超輕生物質衍生碳基納米纖維氣凝膠”(“Ultralight Biomass-Derived Carbonaceous Nanofibrous Aerogels with Superelasticity and High Pressure-Sensitivity”)為題發表在2016年11月16日的《先進材料》(Advanced Materials,影響因子18.96)雜誌上,我校為唯一署名單位。該項成果利用納米纖維“三維網絡重構”新方法將靜電紡納米纖維和新型生物質碳源構建為超輕質、超彈性碳基納米纖維氣凝膠,該氣凝膠具有類蜂巢網孔結構,且其固態材料密度僅為0.14mg/cm3。同時🦗,研究成果被選為封面論文且其訪問量位於當月Advanced Materials訪問量排行榜的第6位。

超輕質碳基氣凝膠因具有體積密度低、導電率高🏣🪽、孔隙率高、比表面積大等特性在電學、生物醫用💇、環境和能源等領域具有廣闊的應用前景👨👩👦。同時🟫,采用生物質代替化石燃料為碳源製備碳基氣凝膠👳🏼♂️,不僅具有製備工藝簡單💂🏻♂️、生產能力高等優點🎞🫷🏿,還有望合理利用生物質、為存儲碳能源和避免直接廢棄對環境的汙染提供新的思路🫄。近年來,科研人員通過以不同的生物質材料(如細菌纖維素、棉花、冬瓜等)為碳源製備了多種碳基納米纖維氣凝膠✒️🎥,這些氣凝膠的密度均大於3mg/cm3,而此次我校研發的生物質衍生碳基納米纖維氣凝膠密度僅為0.14mg/cm3。

該生物質衍生碳基納米纖維氣凝膠不僅具有超輕特性🧑🏻⚕️,其壓縮回彈性也十分優異👬🏼,經過1000次循環壓縮後塑性形變僅為4.3%,較傳統的生物質衍生碳基氣凝膠提升了4倍。該生物質衍生碳基氣凝膠的導電率達0.21S/cm💁🏻♂️,是現有同等密度生物質衍生碳基氣凝膠的10倍。氣凝膠連通的蜂巢狀網孔結構和高導電率使氣凝膠對微小壓力具有高靈敏響應特性,最低可檢測一顆黃豆產生的壓力(10Pa)。此外,該氣凝膠還可實現對人體頸動脈脈搏的實時監測,因而有望用於可穿戴電子設備(如健康監測儀👩🍼6️⃣、納米機器人、人工皮膚等)領域。

目前,納米纖維研究團隊正致力於全碳納米纖維氣凝膠、全陶瓷納米纖維氣凝膠等的開發及應用性能的研究,同時也在進一步開發大規模生產的快速製備工藝🧛🏽♀️,使這種超輕“纖維氣凝膠”材料能夠走出實驗室,早日實現其產業化應用。
團隊還將科學研究與人才培養緊密結合,此次發表的成果論文第一作者和第二作者為該團隊博士研究生斯陽和王雪琴,團隊的研究工作得到了國家自然科學基金及意昂官网“勵誌計劃項目”等的支持。