它能承受自身重量的 50,000 倍，在压缩高达 80% 后能恢复原状，并且密度远低于大多数同类金属材料。研究人员说，一种新型的超弹性三维石墨烯甚至可以导电，为柔性电子铺平了道路。
由澳大利亚克莱顿市莫纳什大学的材料工程师 Dan Li 领导的团队，利用冰晶作为模板，从微小的氧化石墨烯薄片中“哄”出了 1 厘米高的石墨烯块或“单体”。这项工作今天发表在《自然通讯》上。
石墨烯，一种在不到十年前首次分离出来的二维碳形态，具有卓越的机械强度和导电性，但要利用这些特性，首先要找到从小尺寸的纳米薄片扩大规模的方法（参见“石墨烯被纺成米长纤维”）。
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Li 和他的同事们改进了一种称为冷冻浇铸的工业技术来实现这一目标。这涉及在形成冰晶之间生长一层覆盖氧气的、可溶的石墨烯版本，称为氧化石墨烯。在冷却氧化石墨烯薄片的水溶液时，一层薄薄的纳米材料会滞留在生长中的晶体之间，形成一个连续的网络，该网络在冰融化后仍保持其结构。
研究人员以前曾使用过这种方法，但得到的材料机械强度较差——Li 将此属性归因于覆盖每个薄片的氧气层，它会削弱网络中相邻薄片之间的结合。
在最新的研究中，研究人员表明，通过在冷冻浇铸之前部分去除氧涂层，他们可以增强网络中相邻薄片之间的结合，从而产生更强大的材料。
冷冻浇铸后，蜂窝状网络在冰被移除时保持了其形状。然后，研究人员可以将氧化石墨烯化学转化为石墨烯，从而进一步加强片材之间的结合，从而加强材料本身。
填补空白
Li 将新型石墨烯的特性归因于其结构：单个石墨烯薄片排列整齐，形成有序的六边形孔隙网络。
德克萨斯大学奥斯汀分校石墨烯组装研究员 Rodney Ruoff 表示，该材料“对于研究人员实现的极低密度以及其卓越的力学性能非常有趣”。他补充说，该结构可以用作柔性电池电极的支架，或构成许多复合材料的基础。“例如，用橡胶材料填充孔隙会很有趣，”他说。“人们对制造具有热或导电性的橡胶而不损害其弹性特性非常感兴趣。”
Li 说，这种超弹性石墨烯在生物医学应用方面具有潜力。“生物材料人员对这种结构非常感兴趣，因为孔隙大小与现有组织支架非常匹配，”他说。