科學界想法都是類似的，都想到了，就看誰的步伐更快一些。這比奧運會賽場上的競爭還要殘酷。

一項世界紀錄又被中國打破了！這次不是在運動場，而是在實驗室。近日，浙江大學高分子系高超教授所在的課題組制造出了一種超輕物質(zhì)，取名“碳海綿”或“全碳氣凝膠”，其密度只有每立方厘米0.16毫克，僅是空氣密度的1/6，是目前世界上已知的最輕固體材料。這一成果被權(quán)威科學雜志《自然》重點配圖評論。

科學界的競爭比奧運會賽場更殘酷

大概10平米的辦公室，“蝸居”著11名學生，隔壁實驗室不時地傳來油泵聲響，各種實驗儀器幾乎占滿了近30平米的實驗室過道，就是在浙江大學玉泉校區(qū)西側(cè)高分子大樓里的這樣一間略顯擁擠的實驗室中，高超帶領的課題組成功刷新了“世界最輕材料紀錄”。

尋找最輕材料一直是全世界科學家們追求的夢想，就像在奧運會的100米賽道上一樣。2011年，美國科學家合作制造了一種鎳基氣凝膠，密度為0.9毫克/立方厘米，是當時最輕的材料。

2012年，德國科學家制造的一種名為“石墨烯氣凝膠”的材料，密度為0.18毫克/立方厘米。

“我國的石墨氣儲備非常豐富，占全世界的2/3。我們能不能用石墨做出最輕材料？”高超說。

“科學界想法都是類似的，就看誰的步伐更快一些，這比奧運會賽場上的競爭還要殘酷。”高超說。

其實高超的課題組一直在與德國科學家進行競爭。2012年6月，高超課題組已經(jīng)實現(xiàn)做出了每立方厘米0.16毫克的全碳氣凝膠，正在他們想投稿的時候，德國科學家的論文已經(jīng)發(fā)表了。

“科學界是沒有亞軍的，我們只有做到更好，再次把數(shù)據(jù)重新完善一下，要求課題組做得深，做得透。因為優(yōu)勢就在于，我們的材料設計思想?！备叱f。

記者在這里并沒有看到現(xiàn)代化辦公環(huán)境，比如精良的實驗設備，寬敞的實驗平臺?！拔业膶嶒炇揖褪乔嗄杲處煂嶒炇业囊粋€縮影，我經(jīng)常和學生們說，科學沒有高低貴賤之分，勤奮努力可以彌補客觀條件的不足。要用最少的錢、最簡單的方法，做出最好的結(jié)果?！备叱f。

高超表示，課題組還沒有申報吉尼斯世界紀錄的打算，但是碳海綿最大的價值在于其簡便的制備方法，以及材料所展現(xiàn)出來的優(yōu)越性能。

沉積石墨烯不再需要模板

不論是2011年美國科學家的鎳基氣凝膠，還是2012年的“石墨烯凝膠”，它們都是采用“模板導向法”制備出來的。模板導向法一般是指先制備出所需要的模板，然后在模板表面沉積上所設計的原材料如鎳或石墨，再把模板去掉，留下多孔支架。這種方法可以相對容易地做出超輕材料，但受到模板本身尺寸、形狀、精細結(jié)構(gòu)以及后續(xù)模板去除的復雜工藝的限制，材料很難做大，更難以大量制備。

另外一種常用的氣凝膠制備方法是“溶膠—凝膠法”。為了讓記者理解什么是溶膠—凝膠法，高超的學生孫海燕說：“超市中的松脆的水果干其實就是一種氣凝膠。水果是一種水凝膠，除去其中的水分，但還能保持原有的形貌就形成了氣凝膠的水果干。這種方法非常簡單，可以成噸地做出水果干氣凝膠，但是由于微觀結(jié)構(gòu)不可控，很難得到極輕材料。”

高超課題組另辟蹊徑，將這兩種方法的優(yōu)點相結(jié)合，探索出無模板溶液凍干法：將溶解了石墨烯和碳納米管的水溶液在低溫下凍干，便獲得了碳海綿，并且可以任意調(diào)節(jié)形狀。“不需要模板，只與容器有關。容器多大，就可以制備多大，可以做到上千立方厘米，甚至更大?！备叱f。生產(chǎn)過程更加便捷，也使這種超輕材料的大規(guī)模制造和應用成為可能。

記者征得同意，用手觸碰碳海綿，再擠壓，感覺它比我們吃的棉花糖還軟，并迅速回彈，同時也殘留在手上一些黑色海綿狀物質(zhì)。孫海燕說：“現(xiàn)在的碳海綿只能壓，不能拉。我們的一項重要工作是要使材料的性能更加穩(wěn)定。提高石墨烯纖維的力學強度，初步制備的石墨烯纖維有著一些結(jié)構(gòu)上的缺陷，從而降低了它的力學性能。同時我們也在嘗試它在各個領域的應用，希望能真正地使用起來?！?/p>

“大胃王”吃有機物的速度極快

談到碳海綿的特性，高超告訴記者，它對有機溶劑有超快、超高的吸附力，是已被報道的吸油力最強的材料，可以被稱作吃有機物的“大胃王”。

而且，碳海綿只吸油不吸水。“大胃王”吃有機物的速度極快：每克這樣的碳海綿每秒可以吸收68.8克有機物。這一特性可用來處理海上原油泄漏事件——把碳海綿撒在海面上，就能把漏油迅速吸進來，因為有彈性，吸進的油又可以擠出來回收，碳海綿還可以重新使用。

高超的學生許震說：“碳海綿還有吸波以及屏蔽電磁波的作用。比如，可以用它包裹飛機機身，它很輕，同時又起到吸收電磁波的作用，吸波材料的功能是，可以吸收各種波，包括雷達波，這樣就沒有反射波，雷達就檢測不到了，就可以達到隱身的目的?！碧己＞d還可能成為理想的儲能、保溫、催化劑載體及高效復合材料，在凈化水甚至凈化空氣等環(huán)境污染治理上發(fā)揮重要作用，有廣闊的應用前景。

高超說：“最輕的密度只是碳氣凝膠材料的一個起點，將來具有更輕密度的材料將陸續(xù)出現(xiàn)。我們相信科學永遠不會是一本寫完了的書，每一項重大成就又會帶來新的課題，甚至產(chǎn)生新的領域，不斷推進科學的進步和技術的革新?！?/p>