它能承受自身重量的 50,000 倍，在壓縮高達 80% 後能恢復原狀，並且密度遠低於大多數同類金屬材料。研究人員說，一種新型的超彈性三維石墨烯甚至可以導電，為柔性電子鋪平了道路。
由澳大利亞克萊頓市莫納什大學的材料工程師 Dan Li 領導的團隊，利用冰晶作為模板，從微小的氧化石墨烯薄片中“哄”出了 1 釐米高的石墨烯塊或“單體”。這項工作今天發表在《自然通訊》上。
石墨烯，一種在不到十年前首次分離出來的二維碳形態，具有卓越的機械強度和導電性，但要利用這些特性，首先要找到從小尺寸的奈米薄片擴大規模的方法（參見“石墨烯被紡成米長纖維”）。
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Li 和他的同事們改進了一種稱為冷凍澆鑄的工業技術來實現這一目標。這涉及在形成冰晶之間生長一層覆蓋氧氣的、可溶的石墨烯版本，稱為氧化石墨烯。在冷卻氧化石墨烯薄片的水溶液時，一層薄薄的奈米材料會滯留在生長中的晶體之間，形成一個連續的網路，該網路在冰融化後仍保持其結構。
研究人員以前曾使用過這種方法，但得到的材料機械強度較差——Li 將此屬性歸因於覆蓋每個薄片的氧氣層，它會削弱網路中相鄰薄片之間的結合。
在最新的研究中，研究人員表明，透過在冷凍澆鑄之前部分去除氧塗層，他們可以增強網路中相鄰薄片之間的結合，從而產生更強大的材料。
冷凍澆鑄後，蜂窩狀網路在冰被移除時保持了其形狀。然後，研究人員可以將氧化石墨烯化學轉化為石墨烯，從而進一步加強片材之間的結合，從而加強材料本身。
填補空白
Li 將新型石墨烯的特性歸因於其結構：單個石墨烯薄片排列整齊，形成有序的六邊形孔隙網路。
德克薩斯大學奧斯汀分校石墨烯組裝研究員 Rodney Ruoff 表示，該材料“對於研究人員實現的極低密度以及其卓越的力學效能非常有趣”。他補充說，該結構可以用作柔性電池電極的支架，或構成許多複合材料的基礎。“例如，用橡膠材料填充孔隙會很有趣，”他說。“人們對製造具有熱或導電性的橡膠而不損害其彈性特性非常感興趣。”
Li 說，這種超彈性石墨烯在生物醫學應用方面具有潛力。“生物材料人員對這種結構非常感興趣，因為孔隙大小與現有組織支架非常匹配，”他說。