西安交通大学刘益伦/浙江大学高超团队AM：基于多尺度节点增强的抗疲劳石墨烯气凝胶

主要观点总结

本文介绍了石墨烯气凝胶在多个领域的应用前景，以及其抗疲劳性能的重要性和提升策略。针对传统石墨烯气凝胶在循环载荷下强度和抗疲劳性能衰减的问题，西安交通大学航天航空学院刘益伦教授团队与浙江大学高超教授团队提出了多尺度节点增强策略，通过节点交链与节点曲率化有效提高石墨烯气凝胶的抗疲劳性能。该策略已被应用于制备具有显著提高抗疲劳性能的石墨烯气凝胶。

关键观点总结

关键观点1: 石墨烯气凝胶的广泛应用和重要性

石墨烯气凝胶在电子设备、微波屏蔽和环境治理等领域有广泛应用前景，其抗疲劳性能是实际应用中的关键要求和紧迫挑战。

关键观点2: 传统石墨烯气凝胶的缺陷

传统蜂窝状石墨烯气凝胶在循环载荷下表现出强度和抗疲劳性能的显著衰减，导致结构完整性受损。主要策略是引入交联成分和优化多孔结构，但缺乏清晰的失效机理认识限制了其性能提升。

关键观点3: 多尺度节点增强策略

刘益伦教授团队与高超教授团队提出了一种石墨烯气凝胶的多尺度节点增强策略，通过节点交链与节点曲率化有效抑制了多孔微结构的节点失效，实现了石墨烯气凝胶抗疲劳性能的数量级提升。

关键观点4: 研究成果和模拟分析

该团队通过测试和分析发现，基于多尺度节点增强策略制备的石墨烯气凝胶在104循环载荷后的强度衰减小于15%，塑性变形小于1%。同时，通过分子动力学和有限元方法揭示了微结构的变形和失效机理。

关键观点5: 团队呼吁和合作

刘益伦教授团队长期招收研究生和博士后，并诚邀国内外优秀青年教师加入团队共同进步。同时，该工作得到了多个基金资助。

文章预览

背景介绍 轻质多孔的石墨烯气凝胶因其出色的断裂强度和韧性，在电子设备、微波屏蔽以及环境治理等多个领域展现出了广泛的应用前景。在循环载荷下保持结构完整性的能力，即出色的抗疲劳能力，是其实际应用的关键要求和紧迫挑战。然而，传统蜂窝状石墨烯气凝胶在循环载荷下常常表现出强度和抗疲劳性能的显著衰减，导致结构完整性受损。为了提升这类材料的力学性能，目前的主要策略包括引入交联成分和优化多孔结构，以降低胞壁的应力集中现象。但由于缺乏对石墨烯气凝胶潜在失效机理的清晰认识，其抗疲劳性能的提高一直受到限制。因此， 阐明该材料微结构变形和失效机理，设计具有高抗疲劳性能的石墨烯气凝胶是亟待解决的关键科学问题 。 成果介绍 近日， 西安交通大学航天航空学院 刘益伦教授 团队与浙江大学高分子科学与 ………………………………