倫斯勒理工學(xué)院（Rensselaer Polytechnic Institute）的一組研究人員開發(fā)了一種新微流體輔助技術(shù)，用于開發(fā)高性能的宏觀石墨烯纖維。石墨烯纖維是新近發(fā)現(xiàn)的碳纖維家族成員，在儲(chǔ)能、電子與光學(xué)、電磁、導(dǎo)熱與熱管理、結(jié)構(gòu)應(yīng)用等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然·納米技術(shù)》上，從歷史上看，同時(shí)優(yōu)化石墨烯纖維的熱/電性能和力學(xué)性能是非常困難的。然而Rensselaer團(tuán)隊(duì)已經(jīng)展示了他們同時(shí)做到這兩點(diǎn)的能力。宏觀石墨烯纖維可由分散在水溶液中的二維石墨烯氧化物片經(jīng)流體力學(xué)組裝而成，形成溶解性液晶。

強(qiáng)大的形狀和尺寸限制可以很好地控制石墨烯薄片的排列和方向，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)石墨烯纖維的高熱電和機(jī)械性能至關(guān)重要。這種支持微流體的組裝方法還提供了通過控制流動(dòng)模式來定制石墨烯纖維微觀結(jié)構(gòu)的靈活性。

Rensselaer機(jī)械、航天和核工程學(xué)院(MANE)教授、這篇文章的第一作者連杰(Jie Lian)說：對(duì)不同流動(dòng)模式的控制為宏觀石墨烯結(jié)構(gòu)裁剪提供了獨(dú)特的機(jī)會(huì)和靈活性，從完美對(duì)齊的石墨烯纖維和管道，到垂直對(duì)齊的石墨烯薄片排列3d開放式結(jié)構(gòu)。微流體設(shè)計(jì)誘導(dǎo)的石墨烯結(jié)構(gòu)片對(duì)中順序和取向順序，使宏觀石墨烯纖維的熱機(jī)電性能得到微觀結(jié)構(gòu)控制和優(yōu)化。

這篇最新論文是基于連杰團(tuán)隊(duì)2015年發(fā)表在《科學(xué)》上的研究成果。這項(xiàng)由美國國家科學(xué)基金會(huì)贊助的研究是與MANE的其他研究人員合作進(jìn)行，包括副教授Lucy Zhang和系主任Suvranu De教授。這項(xiàng)研究為優(yōu)化纖維裝配和微觀結(jié)構(gòu)以開發(fā)高性能石墨烯纖維的新科學(xué)鋪平了道路，這種方法可以擴(kuò)展到其他材料，為不同的功能應(yīng)用制造層次結(jié)構(gòu)。