倫斯勒理工學院（Rensselaer Polytechnic Institute）的一組研究人員開發(fā)了一種新微流體輔助技術(shù)，用于開發(fā)高性能的宏觀石墨烯纖維。石墨烯纖維是新近發(fā)現(xiàn)的碳纖維家族成員，在儲能、電子與光學、電磁、導(dǎo)熱與熱管理、結(jié)構(gòu)應(yīng)用等多個技術(shù)領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然·納米技術(shù)》上，從歷史上看，同時優(yōu)化石墨烯纖維的熱/電性能和力學性能是非常困難的。然而Rensselaer團隊已經(jīng)展示了他們同時做到這兩點的能力。宏觀石墨烯纖維可由分散在水溶液中的二維石墨烯氧化物片經(jīng)流體力學組裝而成，形成溶解性液晶。

強大的形狀和尺寸限制可以很好地控制石墨烯薄片的排列和方向，這對于實現(xiàn)石墨烯纖維的高熱電和機械性能至關(guān)重要。這種支持微流體的組裝方法還提供了通過控制流動模式來定制石墨烯纖維微觀結(jié)構(gòu)的靈活性。

Rensselaer機械、航天和核工程學院(MANE)教授、這篇文章的第一作者連杰(Jie Lian)說：對不同流動模式的控制為宏觀石墨烯結(jié)構(gòu)裁剪提供了獨特的機會和靈活性，從完美對齊的石墨烯纖維和管道，到垂直對齊的石墨烯薄片排列3d開放式結(jié)構(gòu)。微流體設(shè)計誘導(dǎo)的石墨烯結(jié)構(gòu)片對中順序和取向順序，使宏觀石墨烯纖維的熱機電性能得到微觀結(jié)構(gòu)控制和優(yōu)化。

這篇最新論文是基于連杰團隊2015年發(fā)表在《科學》上的研究成果。這項由美國國家科學基金會贊助的研究是與MANE的其他研究人員合作進行，包括副教授Lucy Zhang和系主任Suvranu De教授。這項研究為優(yōu)化纖維裝配和微觀結(jié)構(gòu)以開發(fā)高性能石墨烯纖維的新科學鋪平了道路，這種方法可以擴展到其他材料，為不同的功能應(yīng)用制造層次結(jié)構(gòu)。