许多工程应用需求具有多功能机械性能的轻质材料。石墨烯气凝胶（GAs）已成为潜在的候选材料。但是，目前报道的GA的机械强度较差。在这里，我们报道了一种硼酸盐交联剂辅助的两步冷冻法，用来合成核-壳结构的GA。大的温度梯度可以控制冰晶的成核和生长，导致形成密集堆积的核和稀疏堆积的外壳。通过核壳之间连续分布的机械负载，可以赋予这种独特的结构以高压缩强度（50％应变时43.43KPa在）和弹性。它可以从70％的应变和50％的应变下的100次压缩循环中完全恢复。GA还显示出对电阻的出色压缩敏感性，这是首次报道的GA的蠕变抗性，在4 kPa静态力和200℃的空气下残余应力可忽略不计。形成的核壳GA具有稳定的压电效应，超低的热电导率（0.023 W m^-1K^-1）和出色的电导率（70％应变下高达52.99 S/m）。其独特的架构及多功能的机械性能使其有望用于多种应用，包括括柔性传感器，制动器，隔热材料和电子产品
 
 
Figure 1. 通过一步和两步冷冻法合成Gas的示意图，及不同合成步骤中GHs和GAs的照片。
 

Figure 2. （a，b）GA-1和（d，e）GA-2的纵向和横截面的SEM图像。（c，f）GA-1和GA-2的不同横截面区域。（g，h）分别位于GA-2的核和壳区域中定向排布的的类六角形细胞结构。（i）（b，e）中分别标出的五个不同区域的平均孔面积。
 
 
Figure 3. GO薄片、GA-1和GA-2的理化性质表征（a）XRD谱图，（b）拉曼光谱，（c）XPS光谱，和（d）TGA曲线。
 

Figure 4. GA-2和GA-1的压缩特性，（a，b）在50％应变时的应力-应变曲线； 插图：一个压缩循环的实验快照。（c）强度恢复率和能量损失系数。（d）在50％的应变下，GA-2在100个循环中的总应变损失，（e）在不同的应变下GA-2的压缩应力-应变曲线。（f）文献中报道的几种石墨烯多孔材料的极限强度和强度恢复率；括号中的数字表示相应的应变和压缩循环。
 

Figure 5. 通过原位观察GA-2在50％应变下的变化。（a）GA-2在样品架内不同状态下的光学照片。GA-2的（b）壳层和（c）核心区域不同放大倍数下的SEM图像。
 
 
Figure 6. GA-2和GA-1在25、100和200°C的温度下以（a）1 kPa和（b）4 kPa的恒定σ保持30分钟所得蠕变曲线。
 
 
Figure 7. GA-2的机电性能。（a）在10个循环内施加不同应变下的电阻变化;（b）与GA-1和参考数据相比，GA-2的等效电导率-压缩应变曲线。（c）将GA-2重复压缩至30％的应变达100个循环过程中的压阻行为。
 
       本研究于2020年由悉尼大学 Yuan Chen和Liyong Tong课题组发表于Carbon（https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.02.057）
原文：Core-shell structured graphene aerogels with multifunctional mechanical, thermal and
electromechanical properties