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在房屋中使用石墨烯氧化物作为热绝缘泡沫

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图片信用:Ivan Smuk / Shutterstock.com

Graphene是预测改变世界或至少改变我们目前使用的材料的奇迹材料。它具有无穷无尽,令人兴奋的可能性,令人惊讶的是,尽管事实上已经尝试早在1859年的尝试,但它只是在2004年,教授Andre Geim和Kostya Noveselov有效地从石墨中提取了石墨烯并获得了诺贝尔物理奖。

然而,石墨烯相对难以生产和昂贵,因此研究专注于更便宜,更容易获得石墨烯衍生物。石墨烯氧化物是单原子分层材料,通过氧化石墨而产生,这很容易被源。它被认为是易于处理的,因为它可以在水(和其他溶剂)中,它也可用于制造石墨烯。石墨烯氧化物在许多来自电池的新应用中使用,以在三维支架中使用它以支持再生软骨。

最近的一个发展使用3D印刷技术产生了石墨烯氧化物气凝胶。气凝胶是低密度,凝胶状材料,其具有由气体代替的液体或固体组分,例如,水部件用空气替换。它们很强壮,光明,有许多用途,例如热和光学绝缘体。由于其额外的性能,例如高可压缩性和电导率,石墨烯Aerogels特别感兴趣,并且可以提供用于电子和电池的优异材料。最初,使用激光器印刷的石墨烯气凝胶,但以限制其有用性的形式印刷。三个中国教授,池州,东林和强强张某设法以另一种形式创造它;具有每立方厘米仅重0.5毫克的结构。使用新型冷冻方法,它们可以控制形状和气凝胶的性质。

石墨烯气凝胶具有作为电导体和绝缘体的出色性能,但不限于优化电子设备。其显着的热和隔音性能,超高孔隙度和固有的阻燃性,意味着它可以具有更广泛的应用。问题是气凝胶没有机械强壮,并以小尺寸制作。然而,来自北京理工学院和清华大学的一支研究人员开发了一种新颖的溶胶制品,生产石墨烯氧化物气凝胶“墙”。墙壁可能只有几英寸长,只有一英寸厚,但他们认为该过程是无限的可扩展性的,这意味着它可能是飞机,车辆甚至建筑物的多功能结构材料。弗吉尼亚理工学院的研究人员和劳伦斯利弗莫尔国家实验室认为,他们为石墨烯Aerogels开发的增强3D印刷过程可以提供相同的结果。

这些石墨烯Aerogels的一些优点可以比预期的更多可用。虽然不是严格的气凝胶,但斯德哥尔摩大学的科学家通过冷冻纤维素纳米纤维,石墨烯和粘土纳米棒制作了超级绝缘,阻燃泡沫。所得材料保留气凝胶的绝缘性能,但是机械刚性,阻燃和优异的隔音器。它显着优于传统的绝缘材料。只需一半的新绝缘体的量即可提供与膨胀聚苯乙烯相同的绝缘水平。

科学家们通过将三种纳米尺寸的材料冻结在一起制造了材料。粘土用作阻燃剂,石墨烯氧化物使其强度以及阻燃剂,并且纳米纤维素是载体材料,其也增加了额外的强度和绝缘性能。最后,第四组分是硼酸,可降低对水分的敏感性。团队领导LengartBergström认为它是使用纳米大小的材料,这些材料可以提供气凝胶的许多优点,同时具有成本效益。纳米纤维素廉价且其可用性与石墨烯和粘土纳米棒一起增加。现在的挑战是发展批量生产过程,因为冻结方法不能升级到所需的水平。该团队认为新材料可用于新甚至旧建筑,可提供高性能,低质量保温,使物品温暖或冷却内置的防火安全,可用于各种应用。美国和欧洲正在使用立法来淘汰溴化阻燃剂,因为它们是对人类和环境的生物累积和毒性。这种新材料承诺了更安全,更高效的替代品。

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斯蒂芬埃德加

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斯蒂芬埃德加

Steve Edgar是一种信息设计专业,具有图形通信学位和硕士的数字设计。

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    埃德加,斯蒂芬。2020。在房屋中使用石墨烯氧化物作为热绝缘泡沫。Azobuild,2010年4月30日浏览,//www.link-makers.com/article.aspx?articled=8393。

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