所謂的航空材料“航空石墨烯”看起來像黑色泡沫，但由99.9%的空氣組成，可以承受極高的載荷

　　
理論上，只需要 450 克這種材料就可以舉起一頭大象：“Aerographene”的這種能力歸功于其在納米級的獨特結構。在視覺上類似于黑色泡沫，它實際上由一個基于石墨烯的精細結構管狀網絡組成，具有許多空腔。這使得它非常穩定、導電并且幾乎和空氣一樣輕。由基爾大學 (CAU) 材料科學家領導的國際研究團隊現已向實際應用邁出了重要一步。他們成功地在極短的時間內反復加熱和冷卻航空器和內部空氣，使其達到非常高的溫度。這使得非常強大的泵，壓縮空氣應用或微型消毒空氣過濾器。

　　
研究人員回憶道，當我們次推出這些材料時，它們是迄今為止上輕的一類材料，密度僅為每立方厘米 0.2 毫克。因為這實際上是空氣，我們稱它們為‘航空材料。CAU 功能納米材料教授開發了這些材料，該材料于 2012 年與漢堡理工大學的同事一起次提出。航空材料的迷人特性引起了全的興趣，并從那時起得到了深入研究，例如在歐洲主要研究計劃“石墨烯旗艦”中。

　　
這項新研究為航空材料如何從基礎研究走向應用做出了貢獻。來自基爾的材料科學家與來自德累斯頓工業大學、南丹麥大學、特倫托大學、倫敦瑪麗女王大學的同事一起發現了進一步的特性，這些特性可以推動氣動、機器人或空氣過濾技術的創新。

 

該模型顯示了細絲內部結構，即石墨烯管網絡，使航空石墨烯如此輕巧且具有導電性

　　
“航空石墨烯”可以非常快地加熱和冷卻

　　在我們的實驗中，我們發現由石墨烯和其他導電納米材料制成的航空材料，由于其密度低，可以極快地進行電加熱，每毫秒高達數百度，研究人員解釋說。為此，材料科學家使用了“航空石墨烯”航空材料，它僅由幾層碳原子和 99.9% 的空氣組成。加熱時，材料內部所含的空氣也會被極快地加熱并膨脹。在非常快速加熱的情況下，體積會膨脹，人們稱之為“爆炸”。“這意味著我們現在能夠使用航空石墨烯來啟動不需要化學反應的小型可控和可重復爆炸。

　　這是因為幾乎與加熱一樣快，一旦電源關閉，航空石墨烯就會再次冷卻。由于熱容量極低，它幾乎不能儲存任何熱量。通過其網絡結構，它可以非常迅速地將熱量釋放回包含的空氣中，

　　研究人員繼續說道。材料的快速加熱和冷卻使研究人員能夠每秒開始幾次爆 炸，一個接一個。“只需按一下按鈕，就可以為我們提供極其強大的壓縮空氣，而無需其他情況下需要的壓縮機和氣體供應。

　　科學家們利用這種效應開發了可專門調節的新型泵以及微型高性能執行器。如果你將航空材料放在一個壓力缸中并用電加熱，產生的氣流可以用來有針對性地上下移動物體，每秒幾次。在他們的實驗中，兩位作者能夠證明，即使是少量重許多倍的航空石墨烯物體也可以移動。例如，10 毫克的航空石墨烯足以在幾毫秒內舉起 2 公斤的重量。所以用航空石墨烯開發的執行器具有高功率密度，同時保持大的體積變化。

　　與化學反應相比，這些小的電爆炸可以非常具體地控制，也非常干凈。通過改變電流供應的持續時間和強度，我們可以精確控制空氣爆 炸的頻率和強度。由于航空材料具有極高的導電性，因此它們只需要少量的電力。在實驗中，該材料迄今已經受住了 100,000 次循環，并且已經申請了。

　　也可用作自潔空氣過濾器，防止細菌滋生

　　作為應用的一個例子，研究小組目前正在與德國航空供應商合作開發基于航空石墨烯的新型空氣過濾材料和系統，并由石墨烯旗艦公司資助。氣流可以很好地引導通過材料的開放網絡結構，并且可以在短時間內強烈加熱。通過這種方式，例如細菌和病毒可以從空氣中被過濾掉并被殺死。研究人員說。這可以讓這些過濾系統在未來實現自清潔和工作，而無需進行昂貴的維護。