1成果简介
超轻、超强、超韧的石墨烯气凝胶超材料具有多功能，在未来的军事和家庭应用中具有广阔的应用前景。然而，石墨烯气凝胶的力学性能不理想，缺乏多尺度的结构调控，这仍然阻碍了石墨烯气凝胶的发展。本文清华大学曲良体教授课题组在《Nat Commun》期刊发表名为“Superelastic graphene aerogel-based metamaterials”的论文，研究提出提出了一种制备具有多功能宏观结构和高度有序微网络的石墨烯超-气凝胶（GmAs）的激光雕刻策略。
GmAs可以快速而精确地设计成任何构型，包括线、面、3D晶格和孔洞块，提供了创纪录的高性能，如超高延伸性（5400%伸长率）、低比重量（0.1 mg c m−3）和超宽泊松比（v）范围（−0.95<v<1.64）。GmAs的结构由亚微米纤维和石墨烯片紧密结合而成。受益于1D纳米纤维增强的2D片结构，石墨烯壁的弯曲刚度显著增加。因此，在压缩过程中，GmAs的内部变形模式是稳定的整体变形，而不是软气体的微观屈曲，这导致GmAs具有良好的力学性能，包括良好的鲁棒性、高强度和刚度，以及在任意压缩后完全恢复形状，优于大多数碳气凝胶。此外，简单的制造过程允许将其他功能组件结合到有序结构中，使得能够生产具有预定几何形状和功能的物体。作为原型，研究人员制备了陶瓷气凝胶和磁响应气凝胶，显示了多功能应用的巨大潜力。
2图文导读
图1：具有任意几何形状的石墨烯气凝胶 (GA) 的传统雕刻和激光雕刻。
图2：石墨烯元气凝胶 (GmAs) 的制备和结构。
图3：GmAs的机械性能。
图4：加强SEM观察和ARRDF的机理分析。
图5：强化机制的分子动力学模拟。
图6、GmAs的激光工程元结构。
3小结
结合一维纳米纤维增强二维片材的有效强化结构，提出了一种激光雕刻策略来构建具有独特特性和丰富功能的GmAs，这为将GA结构从可定制的宏观调控到有序调控开辟了一条超级简单的途径。凭借优异的GmAs特性，这项工作为未来开发具有可调元结构的多功能气凝胶提供了启示。
文献：
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