石墨烯多孔材料可兼具石墨烯優(yōu)良的本征性質(zhì)和多孔材料特殊的結(jié)構(gòu)特性，具有密度低、孔隙率高、比表面積大、親油疏水、電導(dǎo)率高等性能，在吸附、阻尼減震、隔音阻熱、超級電容和應(yīng)變傳感等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用。通過溶液自組裝方法制備的多孔材料通常由雜亂排列的石墨烯層片組成，與層片規(guī)則排列的結(jié)構(gòu)相比，限制了結(jié)構(gòu)的有效控制和性能調(diào)控。模板衍生法可誘導(dǎo)層片的規(guī)則組裝，然而，硬模板的去除需要用到有毒溶劑，且耗時較長。目前的研究中所用的軟模板法多為有機溶劑，有毒且穩(wěn)定乳液體系的構(gòu)建較難。因此，開發(fā)一種新的軟模板界面自組裝方法具有重要的研究價值。另外，不同維度的石墨烯多孔材料聚焦于不同的應(yīng)用領(lǐng)域。目前，尚缺乏一種通用的方法調(diào)控多維度石墨烯多孔材料的微觀結(jié)構(gòu)。

最近，清華大學(xué)材料學(xué)院朱宏偉教授團隊和中國航發(fā)北京航空材料研究院何利民研究員合作在Advanced Functional Materials上發(fā)表文章，提出了一種在氣-液界面組裝制備石墨烯多孔材料的通用方法，該文也入選了該期的內(nèi)封底。利用表面活性劑泡沫團聚體為模板，控制氧化石墨烯和氣泡混合液的穩(wěn)定，冷凍干燥進行結(jié)構(gòu)固定，后續(xù)高溫處理可同時還原氧化石墨烯和去除表面活性劑，得到三維石墨烯海綿。另外，將泡沫團聚體與刮涂制膜相結(jié)合，可制備大面積獨立自支撐的二維石墨烯多孔膜。多孔材料的結(jié)構(gòu)由直徑為200~500 mm的有序球形大孔和孔間雜亂排列的小孔組成，可通過多渠道對結(jié)構(gòu)進行有效調(diào)控。石墨烯海綿具有親油疏水的特性，對所探測的油類及有機溶劑的吸附能力處于較高水平，在污水處理、水油分離等方面具有應(yīng)用潛力。將三維和二維的石墨烯多孔材料和彈性聚合物進行復(fù)合，可分別作為壓縮應(yīng)變傳感器和拉伸應(yīng)變傳感器的敏感材料，集成于可穿戴設(shè)備，用于人體運動探測。該氣泡衍生模板法有望拓展應(yīng)用于其他納米材料宏觀功能體的自組裝。