北京
此類材料能高效吸收機(jī)械沖擊。
在追求高性能與環(huán)境責(zé)任兼具材料的道路上，研究人員將目光投向自然界的智慧。這一探索方向最具前景的成果之一，便是生物基石墨烯泡沫的誕生。這些輕質(zhì)多孔結(jié)構(gòu)由可再生資源與先進(jìn)納米技術(shù)共同構(gòu)建而成。
在歐盟"Bio.3DGREEN"項(xiàng)目中，由漢諾威激光中心（LZH）協(xié)調(diào)的14家合作伙伴，成功利用可再生原料研發(fā)出石墨烯泡沫。
面向汽車與航空航天領(lǐng)域的可持續(xù)輕質(zhì)材料
該項(xiàng)目旨在為汽車、航空航天及船舶行業(yè)提供傳統(tǒng)減震輕質(zhì)材料的可持續(xù)替代方案。這類材料既具備自然系統(tǒng)的高效特性，又擁有工業(yè)應(yīng)用所需的卓越機(jī)械性能與功能性。
諸多生物系統(tǒng)——如海綿狀骨骼或植物組織——雖具高孔隙率卻展現(xiàn)出驚人強(qiáng)度。科學(xué)家從這些結(jié)構(gòu)中汲取靈感，設(shè)計(jì)出具有類似特性的石墨烯基泡沫。通過(guò)將石墨烯構(gòu)建成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，研究人員創(chuàng)造出能承受反復(fù)壓縮并恢復(fù)原形的材料。
生物基石墨烯泡沫
這項(xiàng)創(chuàng)新的關(guān)鍵意義在于轉(zhuǎn)向生物衍生前體。生產(chǎn)過(guò)程中摒棄化石基化學(xué)品，采用可再生原料，既降低環(huán)境影響，又支持可持續(xù)制造實(shí)踐。
生物基石墨烯泡沫的核心優(yōu)勢(shì)在于兼具低密度與高機(jī)械回彈性。此類材料能高效吸收機(jī)械沖擊，特別適用于能量耗散關(guān)鍵領(lǐng)域。據(jù)報(bào)告顯示，與傳統(tǒng)泡沫隨使用時(shí)間降解不同，石墨烯基泡沫即使經(jīng)歷反復(fù)應(yīng)力循環(huán)仍能保持結(jié)構(gòu)完整性。
這種柔韌性與強(qiáng)度的平衡，使其在嚴(yán)苛工況下具備替代傳統(tǒng)材料的巨大潛力。
由于該材料首次應(yīng)用于增材制造，打印工藝面臨挑戰(zhàn)：由涂層金屬顆粒與植物油構(gòu)成的漿料需專門開發(fā)的輸送系統(tǒng)。此外，研究團(tuán)隊(duì)還將確定實(shí)現(xiàn)精密材料加工的最佳激光波長(zhǎng)。
通過(guò)"Bio.3DGREEN"項(xiàng)目，合作伙伴致力于證明石墨烯泡沫增材制造技術(shù)可成為生產(chǎn)減震、降噪及/或輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的高性能可持續(xù)替代方案。
隨著研究深入，生物基石墨烯泡沫預(yù)計(jì)將在追求性能與可持續(xù)性并重的領(lǐng)域獲得更多關(guān)注。制造工藝的進(jìn)步與環(huán)保意識(shí)的提升，或?qū)⒓铀倨鋸膶?shí)驗(yàn)室創(chuàng)新邁向商業(yè)化應(yīng)用。
生物基石墨烯泡沫代表了融合強(qiáng)度、柔韌性與可持續(xù)性的新一代材料。通過(guò)效法自然與利用可再生資源，它們?yōu)橹T多工業(yè)挑戰(zhàn)提供了前瞻性解決方案。隨著持續(xù)發(fā)展，這類材料有望在構(gòu)建更可持續(xù)、更高效的未來(lái)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
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