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美国化学会杂志:哈工大学者烤面包烤出一种轻质碳泡沫材料生产技术

来源:化学加      2016-07-18
导读:哈尔滨工业大学最近开发出一种新的技术,可以将“烤面包”变成轻质碳泡沫材料,为这种高强度轻质材料提供了一种低成本且环保的生产方法。这项研究成果发表在美国化学会杂志《ACS Applied Materials & Interfaces》。

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碳泡沫材料是一种相互贯通型多孔材料,它质轻、耐高温,热性能与导电性能可调,在热处理、航空航天、能量储存等诸多领域有着重要的应用。近几年来,用石墨烯片可以制造碳泡沫,但是这种方法制造出来的产品机械性能差。同时,其工序复杂、耗时长、成本高,因此,该领域的科学家们一直致力于开发出低成本、环保的碳泡沫生产工艺。


最近,来自哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所的Qingyu Peng与Yibin Li研究小组在这方面取得了突破。他们的方案是利用“烤面包”的方法即可生产出性能优异的碳泡沫材料。听起来似乎荒诞不经,但是利用面粉这种大量生产的可再生生物质资源制造珍贵的高性能材料具有实际意义。


值得一提的是,该领域以往研究的想象力似乎也非常丰富,前期已经有多个课题组开发出利用西瓜、甘蔗渣、柚子皮、香蕉皮等多种生物质材料制造出碳泡沫材料的研究出现。


哈工大的“烤面包”怎么做?


说起这款“烤面包”的制作工艺,其实并不复杂。第一步,真的是要烤出一款面包来——你没看错,研究者使用的就是超市买回来的面粉和酵母,按照一定的比例与水混合发酵和烘烤后得到的面包,和我们日程生活中的烤面包没什么大的区别。随后,将面包用实验室级的管式炉进行惰性气体氛围下高温烘烤,面包即发生碳化,得到碳泡沫材料。


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从好吃的面包到好用的材料


研究者用了多种的表征手段证明,得到的碳泡沫材料机械性能优异,可以屏蔽电磁干扰,并且与已有的碳泡沫材料相比可燃性大大降低。


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值得一提的是,这种材料的细节参数可以通过面包制作过程中的酵母与水含量来调节,使得其具备了多种应用前景。


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另外,研究者称,这项技术对于其他轻质与低热导性复合材料的制造也具有借鉴意义。

 

参考文献:

Yuan, Y.; Ding, Y.; Wang, C.; Xu, F.; Lin, Z.; Qin, Y.; Li, Y.; Yang, M.; He, X.; Peng, Q.; Li, Y., Multifunctional Stiff Carbon Foam Derived from Bread. ACS Applied Materials & Interfaces 2016, 8 (26), 16852-16861.

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