萊斯大學(xué)的科學(xué)家們?yōu)殡娮討?yīng)用建立了更好的環(huán)氧樹(shù)脂環(huán)氧樹(shù)脂與化學(xué)家James Tour的Rice實(shí)驗(yàn)室發(fā)明的“超級(jí)”石墨烯泡沫相比，純度高于純環(huán)氧樹(shù)脂，比其他環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料更具導(dǎo)電性，同時(shí)保持了材料的低密度。它可以改善目前使用的環(huán)氧樹(shù)脂，通過(guò)添加導(dǎo)電填料來(lái)削弱材料的結(jié)構(gòu)。這種新材料在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)期刊ACS Nano中有詳細(xì)介紹。環(huán)氧樹(shù)脂本身就是一種絕緣體，通常用于涂料，粘合劑，電子，工業(yè)工具和結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。通常添加金屬或碳填料用于需要導(dǎo)電性的應(yīng)用，如電磁屏蔽。

       但需要權(quán)衡：更多的填料以重量和抗壓強(qiáng)度為代價(jià)帶來(lái)更好的導(dǎo)電性，復(fù)合材料變得更難加工。Rice溶液用由納米級(jí)石墨烯片制成的三維泡沫代替金屬或碳粉，石墨烯是原子厚度的碳。旅游實(shí)驗(yàn)室與賴斯材料科學(xué)家Pulickel Ajayan，Rouzbeh Shahsavari，北京北京航空大學(xué)的Jun Lou和Yan Zhao合作，從環(huán)氧樹(shù)脂注入三維支架的項(xiàng)目中汲取靈感，包括石墨烯氣凝膠，泡沫和各種工藝的骨架。

       新方案由聚丙烯腈(PAN)制成更強(qiáng)的支架，聚丙烯腈是一種粉末狀聚合物樹(shù)脂，用作碳源，與鎳粉混合。在四步過(guò)程中，他們冷壓材料使其致密，在爐子中加熱使PAN變成石墨烯，化學(xué)處理所得材料以去除鎳并使用真空將環(huán)氧樹(shù)脂拉到現(xiàn)在多孔材料?！笆┡菽且粔K單層石墨烯，”Tour說(shuō)。“因此，實(shí)際上，整個(gè)泡沫是一個(gè)大分子。當(dāng)環(huán)氧樹(shù)脂滲透泡沫然后硬化時(shí)，由于嵌入的石墨烯支架，環(huán)氧樹(shù)脂在一個(gè)地方的任何彎曲都會(huì)在許多其他位置對(duì)整體材料造成壓力。整個(gè)結(jié)構(gòu)。“

       據(jù)研究人員稱，具有32%泡沫的冰球形復(fù)合材料略微密集，但每厘米的導(dǎo)電率約為14西門子(電導(dǎo)率或反歐姆的衡量標(biāo)準(zhǔn))。泡沫沒(méi)有給化合物增加顯著的重量，但是它的純度為環(huán)氧樹(shù)脂的抗壓強(qiáng)度的7倍。石墨烯和環(huán)氧樹(shù)脂之間的簡(jiǎn)單互鎖也有助于穩(wěn)定石墨烯的結(jié)構(gòu)?！爱?dāng)環(huán)氧樹(shù)脂滲透石墨烯泡沫然后硬化時(shí)，環(huán)氧樹(shù)脂被捕獲在石墨烯泡沫的微米尺寸區(qū)域中，”Tour說(shuō)。

       實(shí)驗(yàn)室通過(guò)將多壁碳納米管混合到石墨烯泡沫中來(lái)提高賭注。納米管充當(dāng)與石墨烯結(jié)合的增強(qiáng)條，使復(fù)合材料比純環(huán)氧樹(shù)脂硬1732%，導(dǎo)電性能提高近三倍，約為41西門子/厘米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于迄今報(bào)道的幾乎所有基于支架的環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料據(jù)研究人員稱。Tour預(yù)計(jì)該流程將針對(duì)行業(yè)進(jìn)行擴(kuò)展。“人們只需要一個(gè)足夠大的爐子來(lái)生產(chǎn)最終的部件，”他說(shuō)?！暗@一直是通過(guò)冷壓然后加熱來(lái)制造大型金屬零件?！彼f(shuō)，這種材料最初可以替代用于預(yù)浸漬和增強(qiáng)從航空結(jié)構(gòu)到網(wǎng)球拍材料中使用的織物的碳復(fù)合樹(shù)脂。