液晶由于具有長(cháng)程有序性，因此被廣泛用來(lái)制備高度有序的材料。氧化石墨烯在溶液中也可以形成液晶，它已經(jīng)被成功地用來(lái)制備高強度的石墨烯纖維以及薄膜。對于普通尺寸的氧化石墨烯來(lái)說(shuō)，形成高取向的向列相液晶需要很高的濃度（＞10mg mL-1）。但這種高濃度卻不適合用來(lái)制備低密度的石墨烯氣凝膠。因此開(kāi)發(fā)出新方法使氧化石墨烯在低濃度下即可形成液晶來(lái)制備取向石墨烯氣凝膠是解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵。
圖 (a, b, c) 水，GO，GO+KOH溶液的SAXS圖像。 (d)堿誘導的氧化石墨烯液晶的偏光顯微鏡圖片。(e)氣凝膠的結構示意圖。（f, g）氣凝膠的不同放大倍數的掃描電鏡圖像。f和g分別對應的是示意圖e中的方框1和2的位置。 清華大學(xué)石高全課題組在上海光源Ｘ射線(xiàn)小角散射光束線(xiàn)站（16B）的支持下，近期在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）雜志上發(fā)表了題為“Base-Induced Liquid Crystals of Graphene Oxide for Preparing Elastic Graphene Foams with Long-Range Ordered Microstructures”的論文。研究人員通過(guò)向氧化石墨烯溶液中加入堿（KOH），誘導氧化石墨烯在較低濃度下（3.5 mg mL−1）形成高取向的向列相液晶，研究了加堿前后氧化石墨烯溶液的小角X射線(xiàn)散射圖像變化，確認了堿誘導氧化石墨烯液晶向更加有序的方向轉變。隨后，對這種堿誘導的氧化石墨烯液晶進(jìn)行水熱還原和冷凍干燥，制備出了石墨烯氣凝膠。通過(guò)掃描電子顯微鏡觀(guān)察，這種石墨烯氣凝膠成功地繼承了氧化石墨烯液晶的高度取向結構，展現出像木材年輪般的高取向同心圓結構。同時(shí)這種取向結構也賦予了氣凝膠良好的壓縮回彈性，從而使氣凝膠可被應用于形變傳感器，可以定量傳感0.5−60%的形變。
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