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  • Des chercheurs produisent un aérogel ultra-léger

    Une équipe de recherche dirigée par le professeur Gao Chao a développé un aérogel ultra-léger - il bat le record du matériau le plus léger au monde avec une flexibilité et une absorption d'huile surprenantes. Ces progrès sont publiés dans la rubrique « Research Highlights » dans La nature .

    L'aérogel est la substance la plus légère enregistrée par le Guinness Book of World Records. Il tire son nom de ses pores internes remplis d'air. En 1931, Le scientifique américain Kistler a d'abord produit un aérogel avec du dioxyde de silicium, et l'a surnommée « fumée glacée ». En 2011, Laboratoire HRL, Université de Californie Irvine, et le California Institute of Technology ont collaboré au développement d'un aérogel de nickel d'une densité de 0,9 mg/centimètre cube, le matériel le plus léger de l'enregistrement à ce moment-là. Il ne pouvait même pas provoquer de déformation sur les duvets de fleurs de pissenlit. L'image de l'aérogel de nickel a été sélectionnée comme l'une des dix meilleures images de La nature . Profondément impressionné par l'image, Le professeur Gao Chao s'est demandé :est-il possible de défier la limite avec du nouveau matériel ?

    L'équipe de Gao Chao développe depuis longtemps des matériaux macroscopiques en graphène, tels que les fibres de graphène unidimensionnelles et les films de graphène bidimensionnels. Cette fois, ils ont décidé de fabriquer un matériau poreux tridimensionnel à partir de graphène pour battre le record. Dans leur laboratoire, le journaliste a vu des éponges de carbone de différentes tailles, aussi gros que des balles de tennis ou aussi petit qu'un bouchon de bouteille. Sous un microscope électronique, les nanotubes de carbone et le graphène supportent de nombreux pores. "C'est un peu comme les grandes structures spatiales comme les grands stades, avec des barres d'acier comme supports et un film à haute résistance comme murs pour obtenir à la fois légèreté et résistance." Le candidat au doctorat Sun Haiyan a présenté. "Ici, les nanotubes de carbone sont des supports et le graphène est le mur."

    Dans les articles rapportés, l'éponge de carbone développée par l'équipe de Gao est le détenteur du record du matériau le plus léger, avec 0,16 mg/centimètre cube, inférieure à la densité de l'hélium. Un article connexe a été publié dans Matériaux avancés le 18 février. Mais l'équipe n'est pas intéressée à se déclarer pour le Livre Guinness des records. Le professeur Gao explique que la valeur de cette réalisation réside dans sa manière simple de développer le matériau et les performances supérieures exposées.

    Le principe de base du développement de l'aérogel est d'éliminer le solvant dans le gel et de conserver son intégrité. Autrefois, les scientifiques utilisaient généralement la méthode sol-gel et la méthode orientée modèle. Le premier peut synthétiser l'aérogel à grande échelle, mais avec une mauvaise contrôlabilité. Ces derniers peuvent générer des structures ordonnées; mais en raison de sa dépendance à la structure fine et aux dimensions des modèles, la production de masse était réalisable. L'équipe du professeur Gao a exploré une nouvelle méthode, la méthode de lyophilisation :elle a lyophilisé des solutions de nanotubes de carbone et de graphène pour obtenir une éponge de carbone pouvant être arbitrairement ajustée sous n'importe quelle forme. "Sans avoir besoin de modèles, sa taille ne dépend que de celle du contenant. Un plus grand récipient peut aider à produire l'aérogel dans une plus grande taille, même à des milliers de centimètres cubes ou plus."

    Le titre de la revue dans Nature est « Solid carbon, élastique et léger". Cette nouvelle matière est étonnante. Leur aérogel est extrêmement élastique, rebondir lorsqu'il est compressé. Il peut absorber jusqu'à 900 fois son propre poids en huile, seulement de l'huile pas de l'eau. En outre, l'aérogel peut absorber les matières organiques à grande vitesse :un gramme d'un tel aérogel peut absorber 68,8 grammes de matières organiques par seconde. Il peut être utile pour faire face aux déversements de pétrole en mer. "Peut-être qu'un jour, quand une marée noire se produira, nous pouvons les disperser sur la mer et absorber le pétrole rapidement. En raison de son élasticité, l'huile absorbée et l'aérogel peuvent être recyclés." En dehors de cela, l'aérogel peut également être transformé en un matériau isolant idéal pour le stockage d'énergie à changement de phase, support catalytique ou composite efficace.

    Le nouveau matériel est comme un nouveau-né. Les scientifiques explorent toujours ses applications et ses perspectives avec imagination et créativité pour obtenir une valeur plus pratique.


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