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我國學者模仿蜘蛛網研制出 “超彈性” 硬碳材料

日期: 2019-06-17    來源:互聯網

  碳是地球上分布最廣泛的材料之一。近期,中國科學技術大學俞書宏教授課題組受自然界中的蜘蛛網啟發,研制出一種每秒彈速達 0.86 米、“壓扁” 10 萬次不變形的 “超彈性” 硬碳材料,且制作方法簡單高效。國際材料學領域學術期刊《先進材料》日前發表了該研究成果。

  據介紹,根據碳原子排列方式的不同,碳材料可分為石墨碳、軟碳和硬碳 3 種。比如鉛筆芯的主要成分就是石墨碳,常見的煤炭則是軟碳和硬碳的復合體。石墨碳和軟碳的彈性高、易變形,但強度低;硬碳的結構穩定,但性脆易碎。如何使硬碳既能保持 “硬度”,又能變得更有彈性,是材料學界的一大挑戰。

  近期,俞書宏教授課題組受自然界中的蜘蛛網啟發,通過模板法構筑納米纖維網絡結構,制備了一種具有納米纖維網絡結構的新型硬碳材料,具有超彈性、抗疲勞以及穩定性好等優點。

  “如同蜘蛛網,這種材料的內部結構是線與線之間交叉焊接,整體類似于一個 ‘毛線團’。” 中科大博士生秦冰介紹,這種結構設計賦予了材料新的性能。實驗顯示:其回彈速度每秒鐘達 0.86 米;“壓扁” 10 萬次,外形、性能幾乎復原如初;在零下 196 攝氏度的低溫環境中,還能保持超彈性及電阻穩定性。

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