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课题组在氧化石墨烯二维材料中再次发现形状记忆效应(Nature Communications)


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2016-06-21

 

  形状记忆材料是指能够感知并响应外部环境(如温度、力、电、磁等外场)的刺激,对其力学参数(如形状、位置、应变等)进行调整,从而可以产生形变并能够恢复到初始形状的一类智能材料。由于形状记忆材料兼有感知和驱动的双重功能,因此在传感器、执行器、智能设备等功能器件中展现出巨大的潜力。目前,随着这些功能器件的小型化和纳米化,开发具有形状记忆效应的新型纳米材料成为纳米科学中热点问题。

 

        近日,课题组同澳大利亚Monash大学的Zhe Liu博士合作研究,继在黑磷烯二维材料后J Am Chem Soc, 138 (2016) 4772,又在氧化石墨烯二维材料中发现了形状记忆效应。在石墨烯材料中,利用有序的氧原子掺杂,可以形成具有褶皱结构的氧化石墨烯二维材料。氧化石墨烯具有单原子层纳米厚度、良好的柔性、超轻、超硬等特点。有趣的是,通过外加电场可以导致氧化石墨烯褶皱结构发生结构相变,而通过施加单轴拉伸应变可以获得结构回复的逆相变。这一过程可以使氧化石墨烯二维材料中发生形状记忆效应,同时能够获得最高可达14.5%的可回复应变。研究结果证明了二维材料中形状记忆效应不仅存在于结构特殊的黑磷烯材料,而且存在于其它种类的二维材料中,具有一定的普遍性。同时,也提供了利用原子吸附或缺陷掺杂诱发二维材料中形状记忆效应的新思路。

        该成果已于近日发表在自然-通讯杂志(Nature Communications)上(影响因子:11.329),论文题目为 Two dimensional shape memory grapheme oxide”。

 

       这一工作得到了国家自然科学基金和国家973计划项目的资助。

 

        文章链接:http://www.nature.com/articles/ncomms11972