下一个目标：石墨烯纤维的力学强度

    在实验室里，高超和许震制成了几十米长的石墨烯纤维。“用石墨烯纳米片纺成十米丝的难度，相当于用普通打印纸叠成一千公里长绳子的难度。”

    高超说：“石墨烯很难溶解，难以开展对其液相性质的深入研究。另外，由于溶解度低、缺少组装方法，如何实现石墨烯有序排列的宏观纤维是该领域的一大挑战。”

    他们使用了一种叫湿法纺丝的工业方法。通过氧化，他们先将石墨变成氧化石墨烯，这是一种易溶解的石墨烯衍生物。高浓度的纯氧化石墨烯溶液看似半固体半液体的分散液，可以像黏稠的液体一样流动，但是，其中的氧化石墨烯片却自发地整齐排列。

    要知道，纺丝时必需让所有的石墨烯片沿纤维的轴向排列，否则，只要有一片石墨烯“不听话”而横向排列，就会形成纤维的缺陷，极容易在此处断裂而无法进行连续纺丝。高超解释：“正是因为这种有序的内部结构，使得我们得到的液晶分散液可以很好地用于纤维的纺制。”然后，采用化学还原的方法将其处理，就得到了可以导电的石墨烯长纤维。

    通过液晶纺丝，制得了石墨烯连续纤维，开辟了由天然石墨室温制取纯碳基纤维的新通道。纤维导电性好、强度高、韧性佳，可打结，也可编织成各种导电织物。这种石墨烯纤维在柔性器件及高性能复合材料等领域具有良好的应用前景。

    虽然石墨烯并不是第一个用于连续制备纤维的碳材料(在这之前还有传统的碳纤维和碳纳米管纤维)，但是石墨烯纤维有着自己独特的优势。高超介绍说：“碳纤维需要高温处理(高于1000摄氏度)才可以得到，而我们的石墨烯纤维在室温下用水溶液纺丝即可制得，其制备过程相当方便快捷、绿色环保”。

    如何提高石墨烯纤维的力学强度是高超小组的下一个目标。他们初步制备的石墨烯纤维有着一些结构上的缺陷，从而降低了它的力学性能。“尽管现在石墨烯纤维的力学强度与碳纤维相比还有较大的差距(其韧性远优于碳纤维)，但我们相信其进一步提高的空间还很大”。

    当然，如果主要利用的是石墨烯纤维的高导电性能，纤维的高强度并不是必须的。研究石墨烯合成的新加坡南洋理工大学张华教授认为：“这种纤维一定有它的用武之地，例如可能用于触摸面板、传感器或者功能织物等”。

    ■延伸阅读

    为揭开手性之谜铺路

    “从学术上讲，可以说开拓了二维纳米材料手性液晶和宏观组装纤维这两个新方向。”这项研究有两个方面的重要影响。制成的石墨烯纤维是二维纳米材料宏观组装纤维方向的成果，那么二维纳米材料手性液晶指的是什么？

    通过与高超教授的交谈，记者了解到，原来这是一篇文章中的两项重要成果。简言之，如果获得了石墨烯长纤维是一种创造，那么前者就是一种发现。

    首先我们先要了解，什么是手性？这种情形像是镜子里和镜子外的物体那样，看上去互为对应。由于是三维结构，它们不管怎样旋转都不会重合——如果你注意观察过你的手，你会发现你的左手和右手看起来似乎一模一样，但无论你怎样放，它们在空间上却无法完全重合。

    “宇宙大爆炸以后就形成了手性，只要有螺旋就有手性，常见物质如基因、蛋白质、氨基酸都是手性的。”高超解释说，但这些都是小分子或一维结构的。迄今为止，二维粒子的手性液晶还未被发现。那么，二维粒子手性液晶相是否存在？又如何才能形成螺旋排列结构？研究提出的“扭曲层状块模型”就解开了二维胶粒如何形成连续螺旋结构的谜题。“它能增加知识、扩大认识，使我们了解物质的液相结构规律，为最终揭开手性的秘密铺了一块石级。”