據(jù)發(fā)表在《自然·通訊》雜志上的一項新研究，英國蘇塞克斯大學(xué)的研究人員利用“爆炸滲流”過程開發(fā)出一種高導(dǎo)電聚合物納米復(fù)合材料，該過程類似于病毒的網(wǎng)絡(luò)傳播。這一發(fā)現(xiàn)是一個偶然，對研究人員來說也是科學(xué)上的第一次。

滲流過程是液體技術(shù)發(fā)展中的一個重要組成部分，它是一個系統(tǒng)中的統(tǒng)計連通性，比如當(dāng)水流經(jīng)土壤或咖啡渣。“爆炸滲流”這一數(shù)學(xué)過程也可應(yīng)用于人口增長、金融系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)，但在材料系統(tǒng)中從未見過，而這正是研究人員希望看到的過程。

在實驗中，研究人員將聚合物乳膠球加入氧化石墨烯中。通過干燥這種溶液，就像干燥油漆一樣，氧化石墨烯被困在球體之間，隨著加入更多的石墨烯，這些石墨烯薄片最終在乳膠膜內(nèi)形成一個“滲流”網(wǎng)絡(luò)。

然而，由于氧化石墨烯不導(dǎo)電，研究人員進行了一些溫和的加熱（150℃，類似用于干燥油漆的熱槍的溫度），以消除化學(xué)缺陷。此時，這些薄膜不僅像預(yù)期的那樣具有導(dǎo)電性，而且比完全由石墨烯制成的薄膜的導(dǎo)電性更強。他們見證了導(dǎo)電性呈指數(shù)級增長。

這種新出現(xiàn)的材料行為帶來了一種新的高導(dǎo)電涂料解決方案，因為氧化石墨烯是一種廉價且易于大規(guī)模生產(chǎn)的納米材料。導(dǎo)電涂料和油墨在新的印刷技術(shù)中有一系列應(yīng)用，例如賦予涂層抗靜電等特性或制造可阻擋電磁干擾（EMI）的涂層，在可穿戴健康監(jiān)測器的開發(fā)中也至關(guān)重要。

研究人員稱，此次實驗中滲流網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展類似于高傳播性病毒變種的出現(xiàn)，可讓科學(xué)家利用流行病模型來開發(fā)令人興奮的新材料。

研究人員還指出，由于氧化石墨烯的廉價和可擴展特性，這一成果將帶來可負擔(dān)得起的高導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料，從而極大地提高包括電池在內(nèi)的電動汽車材料的可持續(xù)性，并有可能在陶瓷等材料中添加導(dǎo)電涂層。

【總編輯圈點】

滲流，是數(shù)學(xué)、統(tǒng)計物理和網(wǎng)絡(luò)科學(xué)中的基本問題之一，也常被用來分析病毒傳播、信息傳播和社會關(guān)系。爆炸滲流，形象地描述在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)之中，當(dāng)某種東西達到閾值就會引起爆炸性甚至失控地改變。研究人員此次創(chuàng)造性地將這一理論用新材料的生成，讓石墨烯薄片在乳膠膜內(nèi)形成一個“滲流”網(wǎng)絡(luò)，石墨烯薄膜構(gòu)成的這一導(dǎo)電系統(tǒng)呈指數(shù)級增長。研究人員認為，類似方法可以讓科學(xué)家利用流行病模型來開發(fā)新材料，這也再次彰顯了學(xué)科融合交叉對創(chuàng)新的促進作用。