北航程群峰课题组研制出一种导电仿贝壳层状最强石墨烯

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自然界的鲍鱼壳中无机碳酸钙以200-900纳米厚的“砖块”片层和10-50纳米厚的有机蛋白质“砂浆”以层层交替的形式组装成一个整体实现鲍鱼壳力学强度和韧性完美地统一。这种微纳米多级层状结构赋予了鲍鱼壳优异的力学性能。

受鲍鱼壳有机-无机层层微纳米组装结构的启发，北京航空航天大学程群峰课题组采用氧化石墨烯与小分子PCDO构筑了层状结构的复合材料。这种仿生方法的特点是(1)有机分子PCDO不仅可以作为仿贝壳复合材料的有机相，同时本身可以交联，进一步提高了氧化石墨烯层间强度，获得了较高韧性，是天然贝壳的两倍；(2)PCDO的引入，又可以大幅度提高仿贝壳复合材料的电学性能，远远高于同类氧化石墨烯仿贝壳复合材料。本发明与现有技术相比的优点在于本发明采用PCDO有机分子作为有机相，不仅与氧化石墨烯本身发生接枝反应，形成共价键；同时PCDO分子之间还可以通过紫外光照射发生化学交联，这种交联可以进一步提高氧化石墨烯的韧性;同时由于PCDO的共轭Π键，因此氧化石墨烯经过还原后，制备的仿生层状复合材料具有优异的电学性能。

这种超强石墨烯纤维抗拉强度达到842.6 MPa,优于所有其他报道石墨烯纤维。此外,其导电率高达292.4 S cm^-1. 

这种超强导电的仿贝壳复合材料在人工肌肉、组织工程、电池、超级电容器及航空航天等领域具有潜在的应用价值。

Nature报道：

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