近日，北京航空航天大學(xué)化學(xué)學(xué)院郭林教授、岳永海教授與歐洲國際納米技術(shù)研究所王中長研究員等通過在氧化石墨烯纖維中構(gòu)建晶體-非晶雙相超結(jié)構(gòu)，制備了一種具有高強(qiáng)度（935 MPa）和高韌性（10.6 MJ·m-3）的纖維。不同于目前常規(guī)使用大片氧化石墨烯或者還原石墨烯的方法，該晶體-非晶雙相強(qiáng)化策略提供了一種全新的制備高性能氧化石墨烯基纖維的方法。該研究以Super-strong graphene oxide-based fibres reinforced by a crystalline-amorphous superstructure為題在線發(fā)表在Matter上。

高性能纖維在航空航天、生物醫(yī)學(xué)、建筑和紡織等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。氧化石墨烯（GO）是制造高性能碳基纖維材料的最佳選擇材料之一。當(dāng)前，超強(qiáng)氧化石墨烯基纖維（強(qiáng)度>800 MPa）主要以大尺寸氧化石墨烯（平均尺寸>20 μm）或者還原氧化石墨烯為原料進(jìn)行制備，上述原料的制備通常需要高溫?zé)崽幚砘蛘咝枋褂糜卸拘缘臍涞馑峄蛩想?，不僅對(duì)環(huán)境不友好，而且存在一定的操作危險(xiǎn)。

因此，發(fā)展新的高強(qiáng)纖維增強(qiáng)策略，開發(fā)經(jīng)濟(jì)、高效且環(huán)境友好的制備高性能纖維材料的方法是當(dāng)前高性能纖維研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題。

該團(tuán)隊(duì)提出的晶體-非晶雙相超結(jié)構(gòu)增強(qiáng)策略以普通的氧化石墨烯為材料即可實(shí)現(xiàn)高性能纖維的制備，為高性能石墨烯基纖維的制備開辟了一條新道路。

原位力學(xué)性能測試表明，不同于傳統(tǒng)氧化石墨烯纖維在拉伸過程中出現(xiàn)的“片層拔出”機(jī)制，晶體-非晶雙相超結(jié)構(gòu)纖維同時(shí)還存在“褶皺展開”機(jī)制。在兩種機(jī)制的協(xié)同下，纖維的斷裂韌性得到了顯著提升，具有優(yōu)異的結(jié)構(gòu)靈活性，可以容易地混編成粗線或復(fù)合材料，在航空航天、機(jī)械工程和紡織工程等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。

左圖為晶體-非晶雙相超結(jié)構(gòu)示意圖及纖維力學(xué)性能對(duì)比。