浙江大学高超/许震/刘英军《Sci.Adv.》:常温发泡法连续制备石墨烯气凝胶及其AI应用
研究背景
气凝胶是世界上最轻的一类物质，由于其内部有很多孔隙且充满空气，故而得名。石墨烯气凝胶（又名石墨烯泡沫、石墨烯海绵等等）是由二维石墨烯片组装得到的一种超轻多孔材料，在智能传感、能量储存、吸附及隔热隔声等各领域展示了巨大的应用潜力。
目前，无论是模板法或者“溶胶-凝胶”法等，所得到的石墨烯气凝胶都是从石墨烯前驱体稀溶液而来，组装结构机械稳定性差，难以经受复杂变形；同时，复杂的冷冻干燥工艺限制了其大规模连续化与高精度微型化制备，不利于其规模化应用。
相比之下，生活中常见的聚合物泡沫工艺简单，可直接从固体聚合物通过热塑性发泡得到，且制备的泡沫具有优异的机械稳定性，其中热塑性是聚合物进行发泡及维持优异机械稳定性的前提。但是，对于石墨烯而言，其熔融温度高，很难满足热塑性的要求，因此如何实现石墨烯材料的固态发泡仍是巨大的挑战。
浙江大学高分子系高超教授（共同通讯）、许震研究员（共同通讯）、刘英军副研究员（共同通讯）团队揭示了二维氧化石墨烯片层的溶致塑性，提出了“溶致塑化发泡”的方法实现了石墨烯气凝胶的大规模连续化与高精度微型化制备，可比拟聚合物泡沫的“热塑发泡”制备方法。同时，“溶塑发泡”的石墨烯气凝胶具有与聚合物泡沫同样优异的机械稳定性。团队与浙江大学体育系彭玉鑫研究员（共同通讯）合作，开发了超灵敏的石墨烯气凝胶微阵列触觉传感器，通过人工智能算法，石墨烯气凝胶手指传感器展现了超出人手的触觉灵敏度。相关成果以“Hydroplastic foaming of graphene aerogels and artificially intelligent tactile sensors”为题发表在Science Advances（Sci. Adv. 2020; 6 : eabd4045）。论文的第一作者为高超团队的博士生庞凯。该论文得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、浙江大学百人计划等相关经费资助。