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石墨烯是一種新型二維蜂窩狀晶體結構的碳材料,具有特殊的柔性、二維、超薄的結構特性以及高電導率、高熱導率以及強機械性等物理化學化特性,是構建零維、一維和三維碳質材料的基本單元。

但是,由於石墨烯片層間強的範德華力和π-π鍵作用力,使其容易發生不可逆堆疊和團聚,嚴重降低石墨烯本身的性質和有效面積,從而限制了其在某些方面的應用,而將石墨烯片作為基本的構築單元,透過鍵接連線在一起,構建三維宏觀體—石墨烯氣凝膠,是解決石墨烯片層堆疊問題的有效方法之一。

石墨烯氣凝膠是由石墨烯奈米片經過組裝、搭接形成的具有三維網路交聯結構的多孔材料,孔隙中充滿氣體介質,因此具有氣凝膠所有的結構特性,包括:低密度、高比表面積和高孔隙率等,並表現出石墨烯固有的超高壓縮回彈性、優異導電性和導熱性、良好環境穩定性以及疏水性等獨特性質,此外,石墨烯在組裝過程中還可以擁有更多、更豐富的結構,例如單向有序、雙向有序結構等,並且隨結構的變化呈現多樣的效能特點。

目前,石墨烯氣凝膠的製備主要採用原位組裝法、化學氣相沉積法、模板法、溶膠凝膠法和3D列印技術等方法,得到的石墨烯氣凝膠材料具有高比表面積、高導電性、高機械強度、良好的熱穩定性和對染料、油、有機溶劑和無機離子的高吸附能力等效能,使其在吸附劑、催化劑、感測器、儲能轉換、電磁遮蔽以及保溫隔熱等領域擁有極高的潛在應用價值。

廣州承壓院國家石墨烯產品質量監督檢驗中心(廣東)配備了原子力顯微鏡(AFM)、掃描電子顯微鏡及能譜儀(SEM&EDS)、X射線衍射儀(XRD)、X射線光電子能譜儀(XPS)以及鐳射顯微共聚焦拉曼光譜儀等裝置,用於分析石墨烯氣凝膠材料的元素組成和成分等;同時,配備了全自動真密度分析儀、全自動比表面與孔徑分析儀、萬能材料試驗機、導熱係數測定儀(鐳射法)以及粉體電導儀等,用於表徵石墨烯氣凝膠樣品的孔結構、機械效能、導電性和導熱性等;中心積極參與石墨烯氣凝膠的檢驗檢測、技術開發和標準研製,致力於為高校、科研機構及企業提供服務和解決方案,推動高質量石墨烯氣凝膠產品快速發展。

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