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碳原子搭的"世界最强纤维"来了:拉长11倍不断,中国团队刷新世界纪录 一根比头

碳原子搭的"世界最强纤维"来了:拉长11倍不断,中国团队刷新世界纪录

一根比头发丝还细的纤维,被硬生生拉长了11倍,居然不断,还比钢丝结实、比铜导热还快——这可不是科幻电影,是中国人刚刚登顶的一项世界纪录。今天花60秒,带你看懂这项来自浙江大学的重磅突破。

很多人听过石墨烯——它是目前人类发现的最硬、导热最强的材料之一,本质就是一层比头发丝薄十万倍的碳原子薄片。听起来无敌,对吧?但全世界科学家头疼了几十年:怎么把这么厉害的单层薄片,做成看得见摸得着的纤维?

我打个比方,你就懂了。想象你把一叠纸片拧成一根绳子——纸片是东倒西歪叠在一起的,一拉就散、一扯就断。过去全球做石墨烯纤维,就是这么个尴尬局面:纺出来最多只能拉伸2倍,再好一点的国际团队也突破不了3倍,一使劲就断。 这个"纺丝易断、结构乱"的难题,卡了全球材料学界十几年,被称为石墨烯走向应用路上绕不过去的一道坎。

这次浙大团队干了一件别人没干过的事:首创用高粘度溶剂——甘油——来调控纺丝,让氧化石墨烯分散液变得像塑料熔体一样又黏又有弹性,在纺丝过程里直接把纤维拉伸了11倍! 也就是说,原本一拉就断的纤维,现在能稳稳地拉长到原来的11倍长,还不断。这是石墨烯纤维拉伸比的世界最高纪录,而且是全球首次实现。

光能拉伸还不够,团队再配合高温退火,把纤维里层的褶皱、孔洞、错位这些"内伤"全部清掉,让碳原子片层整整齐齐、严严实实地排在一起。成品是什么水平?拉伸强度5.9 GPa,相当于每平方米能扛起约600吨重的东西;杨氏模量963 GPa,硬度堪比顶级碳纤维;导热率1720 W/m·K,是普通碳纤维导热能力的几十倍,比很多金属还快。 又硬又强又会散热,这几样同时拿满,绝大多数现有高性能纤维都做不到。

这项突破到底领先在哪?一句话:别人还在解决"怎么不断",我们已经做到"又长又强又导热"。 它是全球首次实现石墨烯纤维超高倍拉伸纺丝,直接打开了"从二维原子薄片到宏观高性能纤维"的加工大门,而且这条路线还不止能用石墨烯——以后其他二维材料做纤维,都能走这条路。在石墨烯纤维这个全球最前沿的方向上,浙大团队一直处于领跑位置,这次的成果又往前推了一大步。

那它能干啥?我给你三个最实在的场景:
一是航空航天,飞行器、航天器里很多部件既要扛力又要散热,过去是"一个材料干一件事",这种纤维可以一个材料两件事一起干;
二是大功率电子设备散热,服务器、新能源设备发热越来越猛,用这种导热又轻的纤维做散热,效率高还减重;
三是柔性穿戴和储能,它能弯、能导电、能导热、还结实,是做智能织物和柔性电池的理想基材。

当然,要说句实话,这项成果目前还在实验室向中试过渡的阶段,离大规模量产还有距离,但方向已经彻底打通。中国团队在这个赛道上,跑在了全世界最前面。