高超教授等人今日Science：氧化石墨烯还能这么用！

今日，Science期刊在线刊登了浙江大学高超教授，Zheng Li以及西安交通大学刘益伦等人的最新工作。作者通过可逆的溶剂触发过程，基于湿法纺丝技术组装制备了氧化石墨烯(GO)纤维。这种纤维可以进行可逆融合和裂解，其中大量宏观纤维可以融合成一种较粗的纤维，也可以在溶剂的刺激下分解成原始的单根纤维。就此工作，日本长野大学Rodolfo Cruz-Silva和美国宾汉顿大学Ana Laura Elías也发文进行了评价。

人类长期依靠纤维来制造衣服和各种结构材料，如绳索和网——从几万年前使用的原始纤维，到利用纳米材料制造的现代功能纤维。20世纪，基于先进的纤维发展出了无数的新技术，广泛应用于航空、电子和空间探索等方面。不管时代如何，纤维都被分级组装，形成线、纱线、绳子和不同复杂度的织物。长期以来，材料科学家们在寻找类似于肌肉和其他天然纤维的合成结构材料时，都采用了备受推崇的仿生技术。在这些技术中，受到细胞融合启发的自组装过程越来越受到人们的重视。

在生物系统中，当一个实体可以分离成两个或多个部分时，就会发生裂解；当两个或多个部分合并成一个物体时，就会发生融合。这些过程可以由环境中存在的刺激——如光照、温度或湿度——自然触发，但最终还是受生物体自身代谢的控制。

GO纤维的融合-裂解过程：融合过程可促使成千上万根GO纤维进行分级组装(见图1)。而在水和极性有机溶剂的刺激下，这一过程可以逆转，发生裂解。值得注意的是，在不破坏初始纤维结构的情况下，可以重复单个纤维和复合纱线之间的过渡，最终保留GO薄片及其排列。作者还利用该技术制备了能捕获和释放外来粒子的交联网和功能纱线。这种融合-裂解行为在其他陶瓷或聚合物纤维中没有发现，它赋予GO纤维一种独特的新功能，可用于制造具有广泛应用的高度复杂结构。

图1 采用湿法纺丝技术，氧化石墨烯( GO )纤维是由大量GO片组装而成。当多根GO纤维浸入合适的溶剂中时，它们会组装成纱线。这一组装过程可以逆转。

图2 GO纤维的可逆融合与裂解。

关于GO：GO以其水分散性、薄至亚纳米级、合成可扩展性、化学反应性等特点，作为复杂体系结构的二维结构单元受到了广泛关注。在过去的十几年里，受碳纤维成功商业化的启发，湿法纺丝技术被广泛用于将GO集成到微米和纳米纤维中。由于GO纤维可以通过还原过程转化为导电纤维，因此它们在传感器、电子元件、智能纺织品、执行器、导热材料以及高性能纤维等方面具有巨大的应用潜力。尽管如此，GO纤维的工业应用仍困难重重。开发将GO纤维转化为非织造布、衣服、绳索和网状结构等多级组装体的工艺，并将GO纤维与蛋白质等功能生物材料结合，是实现具有广泛用途高级功能纳米复合材料的必要条件。

原文链接：

http://science.sciencemag.org/content/372/6542/573

http://science.sciencemag.org/content/sci/372/6542/614.full