近日，浙江大学高分子科学与工程学系教授高超课题组研究成果以“Reversible fusion and fission of graphene oxide–based fibers”为题，在上《Science》发表在团队首次发现： 湿法纺丝制备的氧化石墨烯（GO）纤维在溶剂的触发下会发生动态可逆的融合和裂变行为。该项成果将对未来精确可逆的组装产生积极影响。
现实生活中，每一个固体单元都有自己的特定形状和尺寸，多个固体融合在一起组装成一个整体不难，但是结合越紧密往往分离就越难。因此无法通过分离再另外组装成别的形式的整体。氧化石墨烯片具有适应性形变的能力，氧化石墨烯纤维在宏观尺度上能够在融合之后实现精确可逆的分裂，好比是自带了一个“返回键”。高超教授表示经过4年的研究，课题组此次完成的氧化石墨烯基纤维精确可逆的融合-分裂过程是可控的，而且材料尺寸大，对于固体在可逆组装过程中界面的独特现象、材料的有效回收和重复利用等方面具有启发意义。
对于普通材料来说，两个物体一旦融合就难以复原，即便分开也不再是原来的两个物体。但是高超课题组却发现，氧化石墨烯纤维挑战了人们的一般认知，能够在厘米级的宏观尺度下，变形组装并且解组装复原。他们将13500根氧化石墨烯纤维做成的一根刚性柱子，变成一张节点融合的柔性网，把实验过程颠倒过来后，网又重新变回了柱子。
为什么氧化石墨烯能做到精确可逆？这与材料本身的特性有关。据悉，高超课题组一直致力于石墨烯宏观组装的研究。早在2016年，课题组就发现，二维的氧化石墨烯片具有适应性形变的特点，可以完成融合。之前他们就利用氧化石墨烯纤维的溶胀融合成了无纺布。
同时课题组研究发现，氧化石墨烯自身带有特殊的性质，即二维拓扑、丰富的含氧官能团、超柔性、自粘接，多根氧化石墨烯纤维融合后的粗纤维密度大、孔隙率少、界面结合适中，这就使得材料的亲和力刚刚好，能够很容易地融合到一起，但结合力又不像钢那样强，所以氧化石墨烯纤维融合后还可再次分裂。
简而言之，GO纤维的可逆融合和裂变这一发现使得纤维组装系统具有动态特性，从而实现了结构之间的转换和响应性的致动，这代表着可回收及智能纤维材料领域的一个突破。同时，该概念通过GO涂层进一步扩展到了常规纤维，为未来功能响应材料的设计提供了一个通用的策略。
附录：浙江大学高分子科学与工程学系纳米高分子课题组介绍，由高超教授领衔。高超教授：求是特聘教授、博士生导师，高分子科学研究所所长，浙江省科协第十届委员会委员、常委，国家杰出青年基金获得者。团队主要从事石墨烯化学及宏观组装材料研究，在Sci. Adv.，Nat. Commun.，Adv. Mater.，Acc. Chem. Res.等期刊发表论文200余篇，文章共被他引15000余次，入选科睿唯安“高被引科学家”、“爱思唯尔高被引学者”等。获得中国发明专利授权95项，已授权美国专利1项，日本专利2项，实现了78项专利权转让，转让金额超2000万元。
团队拥有教授1名，“百人计划”特聘研究员1名，副教授1名，特聘副研究员1名，助理5名，博士后8名，博士生14名，硕士生14名。建有组装(A. Lab)、复合(C. Lab)、能源(E. Lab) 3个实验室。
团队取得的主要学术成果有：1）发现氧化石墨烯液晶及其组装纤维的自融合现象；2）发明石墨烯纤维、连续组装薄膜、超轻气凝胶、石墨烯纤维无纺布及其柔性储能器件；3）提出“三高三连续”、“无缺陷”等正极材料设计原则，获得高性能铝-石墨烯电池。
