近日，浙江大學高分子系高超課題組用納米級的氧化石墨烯片紡制成長達數米的宏觀石墨烯纖維。所制備的纖維不但強度高，而且韌性好，可打成結或編織成導電的墊子。此種纖維很可能是實現石墨烯在現實器件（如柔性電池和太陽能電池）應用的關鍵材料。相關論文發表在最新一期的《自然—通訊》上，《自然》雜志在線新聞同時作了專門報道。
石墨烯在晶體管、納米結構及功能復合材料、鋰離子電池等領域有著廣闊的應用前景。但其也有一個“壞脾氣”，就是難以溶解。此外，由于溶解度低、缺少組裝方法，如何實現石墨烯有序排列的宏觀纖維成為一大挑戰。
高超課題組找到了將微小的（一微米寬）二維碳納米片有效排列成宏觀材料的方法。他們使用一種叫濕法紡絲的工業方法，將氧化石墨烯（一種易溶解的石墨烯衍生物）的水溶液紡制成長達數米的纖維。然后采用化學還原的方法將其處理，得到了石墨烯長纖維。
“近年來，對石墨烯基本性質的研究取得了很大進展，但在我們的研究之前，人們很難想象怎樣將不足一納米厚的石墨烯片變成宏觀的纖維材料。”論文作者之一高超介紹說。
該課題組制備石墨烯纖維的訣竅在于先制備高濃度的純氧化石墨烯溶液。盡管這一看似半固體半液體的分散液可像黏稠的液體一樣流動，但其中的氧化石墨烯大分子卻能自發地整齊排列。高超解釋說：“正是這種有序的內部結構，使我們得到的液晶分散液可很好地用于纖維的紡制。”
據介紹，這種石墨烯纖維在室溫下用水溶液紡絲即可制得，其制備過程方便快捷、綠色環保。
如何提高石墨烯纖維的力學強度是該課題組的下一個目標。“盡管現在石墨烯纖維的力學強度與碳纖維相比還有較大的差距（其韌性遠優于碳纖維），但我們相信提升的空間還很大。”高超說。
石墨烯在晶體管、納米結構及功能復合材料、鋰離子電池等領域有著廣闊的應用前景。但其也有一個“壞脾氣”，就是難以溶解。此外，由于溶解度低、缺少組裝方法，如何實現石墨烯有序排列的宏觀纖維成為一大挑戰。
高超課題組找到了將微小的（一微米寬）二維碳納米片有效排列成宏觀材料的方法。他們使用一種叫濕法紡絲的工業方法，將氧化石墨烯（一種易溶解的石墨烯衍生物）的水溶液紡制成長達數米的纖維。然后采用化學還原的方法將其處理，得到了石墨烯長纖維。
“近年來，對石墨烯基本性質的研究取得了很大進展，但在我們的研究之前，人們很難想象怎樣將不足一納米厚的石墨烯片變成宏觀的纖維材料。”論文作者之一高超介紹說。
該課題組制備石墨烯纖維的訣竅在于先制備高濃度的純氧化石墨烯溶液。盡管這一看似半固體半液體的分散液可像黏稠的液體一樣流動，但其中的氧化石墨烯大分子卻能自發地整齊排列。高超解釋說：“正是這種有序的內部結構，使我們得到的液晶分散液可很好地用于纖維的紡制。”
據介紹，這種石墨烯纖維在室溫下用水溶液紡絲即可制得，其制備過程方便快捷、綠色環保。
如何提高石墨烯纖維的力學強度是該課題組的下一個目標。“盡管現在石墨烯纖維的力學強度與碳纖維相比還有較大的差距（其韌性遠優于碳纖維），但我們相信提升的空間還很大。”高超說。
